压裂泵头体内腔相贯线裂尖塑性区计算与分析

摘要

针对压裂泵泵头体主要失效形式,建立了含裂纹缺陷压裂泵泵头体有限元模型,分析了不同初始裂纹及工作压力情况下裂纹前缘塑性区长度,依据最大张开位移（maximum crack opening displacement,MCOD）拟合了裂纹前缘θ=0°及θ=90°处裂尖塑性区长度多项式。结果表明：内腔相贯线处裂纹前缘3°≤θ≤87°处裂尖应力状态接近平面应变状态,裂尖塑性区长度与初始裂纹及工作压力呈正相关,应用Irwin公式计算的塑性区长度能较好地吻合有限元结果;裂纹前缘θ=0°及θ=90°处于平面应变与平面应力的过渡状态,拟合的塑性区多项式与MCOD及初始裂纹有关,为研究裂尖塑性区对泵头体裂纹扩展的影响提供了一种方法。