弯曲载荷下碳/玻复合材料抽油杆失效机制

摘要：

由于碳/玻复合材料抽油杆在挤压、弯折、扭转和冲击载荷下,极易发生界面剥离、芯材剪切、纤维断裂等问题,严重影响抽油杆使用寿命,故基于碳/玻复合材料抽油杆复合结构,以Hashin准则和Puck准则为纤维材料和基体材料的失效判据,结合界面内聚力模型,编写ABAQUS子程序建立三点弯曲载荷下碳/玻复合材料抽油杆三维数值模型,通过室内三点弯曲试验验证仿真模型的准确性;同时结合扫描电子显微镜(SEM)分析结果,从微观尺度阐释碳/玻复合材料抽油杆在弯曲载荷作用下的失效特征与损伤机制.结果表明:以最大弯曲载荷为评价指标,碳/玻复合材料抽油杆三维数值仿真模型误差为3％,满足工程分析精度需求;弯曲载荷下碳/玻复合材料抽油杆首先出现"压头状"损伤,随着载荷增大,抽油杆底端出现裂纹并迅速贯穿杆体,最终在垂直于纤维方向发生断裂.

关键词：碳/玻复合材料抽油杆、三维数值模型、失效特征、损伤机制、三点弯曲试验

所属期刊栏目：46

分类号：TE122.14(石油、天然气地质与勘探)

资助基金：中国石油大学华东研究生创新基金项目22CX04032A

在线出版日期：2022-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：133-140