一个新的双倾斜斜模型来模拟GFRP/Al基堆的钻探:一种热力学方法
Brahim Salem1, Ali Mkaddem2, Malek Habak3
1Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Productique (LA2MP), National School of Engineering of Sfax, University of Sfax, Sfax 3038, Tunisia.
Polymers
|April 26, 2025
概括
钻探混合复合堆会产生热量. 从玻璃纤维增强聚合物 (GFRP) 侧攻击会导致更高的接口温度,导致热损伤. 这项研究指导了在工业钻井过程中最大限度地减少热效应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 制造过程 制造过程 制造过程
背景情况:
- 混合复合材料堆 (GFRP/Al) 越来越多地用于航空航天和汽车工业.
- 钻探这些材料会产生大量的热量,可能会在接口处造成热损伤.
- 了解钻井过程中的热力学行为对于过程优化至关重要.
研究的目的:
- 为了研究GFRP/Al接口的热力学行为,在钻井时使用不同的堆叠安排.
- 开发和验证一个模拟热能转移和损坏传播的数值模型.
- 分析钻探参数对界面温度和热损伤的影响.
主要方法:
- 开发一个温度合损伤模型.
- 在 ABAQUS / 显式有限元代码中使用 VUMAT 和 VDFLUX 子程序实现.
- 关于模拟材料移除的斜切割配置 (OCC) 的建议.
- 进行钻探试验以验证模型预测.
主要成果:
- 螺旋速度的增加显著影响温度分布和地下热损伤.
- 导出了一个指数温度定律,预测温度变化和热和.
- 堆叠的安排 (GFRP → Al vs. Al → GFRP) 极大地影响了复合材料的行为.
- 从GFRP侧进行钻探,由于GFRP的导热率较低,导致更高的界面温度.
结论:
- 该研究强调了GFRP/Al接口对钻井参数和堆叠顺序的敏感性.
- 这些发现为混合堆钻井期间的热受影响区域形成提供了关键的见解.
- 这项研究为减少工业钻井应用中的热损伤提供了指导.
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