● 摘要
抽油杆是油田生产过程中的重要构件，它的安全运行是油田稳产高产的重要保证。但是，抽油杆所处的工作环境恶劣、长期处于交变载荷工作状态，并且其表面常常存在机械造成的表面损伤，因而极容易在长期服役之后在这些部位造成疲劳。久而久之裂纹不断扩展，使得疲劳裂纹成为抽油杆破坏的主要形式。 本文首先调研了国内外关于圆柱体表面半椭圆裂纹应力强度因子的各种求法，然后应用能量差率法推导了抽油杆应力强度因子的解析表达式，并应用所得解析式求解了GYG16的表面半椭圆裂纹部分的应力强度因子的值，并与前人的结果进行了对比。通过对比看出应用能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子还是可行的。 然后通过查阅大量的研究文献，通过对比研究选择Paris公式作为疲劳裂纹扩展公式。应用Goodman公式求出了各种规格抽油杆的工作载荷，再结合Paris公式求解了抽油杆剩余寿命，并给出了初始裂纹深度a与剩余寿命的关系曲线图。并经过进一步研究，给出了初始裂纹面积与抽油杆寿命之间的关系。为简化抽油杆寿命预测的时间和工序提供了理论依据。 在最后部分，本文应用与华北油田联合研究的项目得到的实验数据，结合本文前面所进行的理论研究，通过计算结果与实验结果的对比，对之前的理论加以印证。使理论得到试验数据的验证，能够应用在日后的实际工程中。