水壓作用下拉剪復合型裂紋啟裂特性研究.pdf

1、水壓致裂的研究有兩個重要的內(nèi)容，臨界水壓的計算和開裂模式的判斷，而斷裂力學在解決這兩個問題上具有一定優(yōu)勢。本文以斷裂力學為基礎，通過理論結(jié)合數(shù)值計算，對單裂紋及射孔尖端裂紋的啟裂特性進行研究。
　　基于斷裂力學最大周向拉應力準則，考慮水壓的影響，同時考慮Williams展開式中非奇異應力項的影響，推導了臨界水壓和啟裂傾角的計算式，分析裂紋傾角、圍壓、T應力、臨界裂紋區(qū)尺寸等因素對臨界水壓和臨界偏轉(zhuǎn)角的影響。運用ANSYS軟件建立模

2、型，得到不同傾角、圍壓系數(shù)、水壓等情況下的裂紋尖端應力強度因子，并將計算結(jié)果與理論解進行對比。運用ANSYS軟件計算射孔尖端裂紋應力強度因子，并根據(jù)斷裂準則推算臨界水壓和臨界偏轉(zhuǎn)角。分析了拉剪斷裂模式中，射孔傾角、射孔長度、井筒半徑及主應力差對射孔尖端裂紋啟裂特性的影響。
　　研究結(jié)果表明:隨著臨界裂紋區(qū)半徑、圍壓系數(shù)的增大，裂紋啟裂所需臨界水壓增大，臨界偏轉(zhuǎn)角減小。運用ANSYS有限元軟件對含裂紋構(gòu)件進行數(shù)值模擬計算是可以保證計