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Fracture Mechanism of the Formation with a Natural Flaw Under a single-tooth cutting

Acta Mechanica Solida Sinica 2020年第5期33卷 719-730页

作者： Siqi Li Wei Li Tie Yan Fuqing Bi Huan Zhao Xin Ling Institute of Petroleum Engineering Northeast Petroleum UniversityDaqing163318HeilongjiangChina The Fifth Oil Production Plant of Daqing Oilfield Daqing163513HeilongjiangChina

The process of a single-tooth cutting formation is taken as the representative to analyze the fracture mechanism of the formation with natural flaws under the PDC drill *** modeling of the stress field distribution of the formation under a single tooth is proposed ***,the modeling of the stress intensity factor K,T-stress and the initiation angleθof the flaw under two far-field compressive loads in two cases are presented based on the mode-II ***,the results of theoretical calculations and simulations are given and *** on the analysis undertaken,it can be concluded that the confinement ratioλapplying on the flaw changes nonlinearly with the variation inα+φ.The relationship between the dimensionless ratioβx/βy of T-stress and the rotational polar angleφis a parabola with an upward *** the direction of the cutting force is consistent with the flaw,the stress intensity factor K and the initiation angleθat the tip of the flaw reach the *** addition,the angle between the cutting force and the flaw weakens the T-stress and inhibits the crack initiation and propagation of the *** results of numerical simulations show good agreement with theoretical calculations.

关键词： single-tooth cutting Stress field Stress intensity factor Initiation angle Extended finite element

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