作者：dyna_focus

擅長領域：dyna/abaqus/hypermesh

專家檔案: http://www.yqgqt.org.cn/content/other/1586

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1.      引言

在油氣井完井工程中，高能炸 藥爆炸形成射流，射穿油氣井套管壁、水泥環及部分地層，從而形成油氣層和井筒之間油氣通道，這個過程稱為射孔。油氣井射孔質量的好壞對完井工程及石油開采具有重要意義，直接影響到日后油氣產量。在射孔技術方面深入研究射孔機理、提出提高射孔質量的解決方案，進而極高油氣開采效率具有必要重要的工程意義。

射孔qiang起爆時產生的巨大爆轟波向井筒內釋放，這部分爆轟波會推動管柱向上強烈沖擊振動。三聯作管柱連接了封隔器等井下工具，因此加劇了對射孔管柱的沖擊作用，特別是井底口袋短、大裝藥長射孔厚度、短射孔管柱等特殊條件同時具備的射孔施工井，這樣的井況條件下，射孔瞬間會在井筒內形成極強的綜合動態載荷，可能使射孔管柱出現整體屈曲狀態，甚至造成射孔管柱斷裂。因此射孔爆轟波作用下射孔管柱抗拉強度的分析評價極為重要。

射孔qiang原理圖如下圖所示：

2. 幾何模型建立

在proe中建立幾何模型，保存為sat格式導入到hypermesh中進行網格劃分。建立1/4模型，因為模型導入并不能直接映射網格劃分，因此對模型進行必要的切分，其中最難的部分屬于射孔彈模型的網格劃分。

射孔彈模型經過切割后如下圖所示：

之后采用solidmap命令對切分的模型進行網格劃分，劃分后的網格如下圖所示，外殼采用拉格朗日算法，zhayao和藥罩采用ale算法：

射孔彈網格模型

對殼體進行切分，切分后如下圖所示，之后通過solidmap對模型進行映射網格劃分：

殼體切分示意圖

殼體網格示意圖

整個模型的網格如下圖所示：

模型網格示意圖

3. 模型關鍵字信息

其中zhayao，藥罩，液體采用ale算法，殼體，射孔彈外殼采用lag算法。各部件采用的材料模型及狀態方程如下表所示：

部件	單元算法	材料模型	狀態方程
zhayao(被定義位敏感詞了)	Ale	8號*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN	EOS_JWL
藥罩	Ale	11號*MAT_STEINBERG	*EOS_GRUNEISEN
液體	Ale	9號*MAT_NULL	*EOS_GRUNEISEN
黃色殼體	Lag	3號*MAT_PLASTIC_KINEMATIC	無
射孔彈殼體	lag	3號*MAT_PLASTIC_KINEMATIC	無

除此之外還用到一下關鍵字：

*KEYWORD

*CONTROL_TERMINATION

*CONTROL_TIMESTEP

*CONTROL_ENERGY

*CONTROL_ALE

*DATABASE_BINARY_D3PLOT

*DATABASE_EXTENT_BINARY

*DATABASE_FORMAT

*END

流固耦合的定義

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP

起爆設置

*INITIAL_DETONATION完成zhayao起爆點和起爆時間的誰的那個

邊界條件：

*BOUNDARY_SPC_SET聯合*SET_NODE_LIST完成對稱邊界以及約束的設定

*BOUNDARY_NON_REFLECTING聯合*SET_SEGMENT完成無反射邊界設定.

4. 聚能射流模擬結果——應力云圖

總結：本文通過采用hypermesh聯合ansyslsdyna對三維聚能射流進行了模擬，講解了網格劃分的形式，流固耦合定義等以及對關鍵字進行了大概的說明，以往聚能射流模擬大部分是采用的二維或者三維平面模擬，本文采用的是圓管立體結構，在模擬難度上相對二維或者三維平面要復雜很多。