论文依托于中国地质大学(北京)与中国地质调查局勘探技术研究所合作进行研究的《深孔膨胀套管护壁技术研究》项目,项目编号:1212010816009。管材膨胀成形力和成形效果的相关影响因素及变化规律的仿真模拟为主要研究内容。在对管材膨胀成形弹塑性力学分析基础上,主要通过ANSYS有限元模拟,结合室内实验等研究手段,对膨胀管仿真模型与仿真模拟系统的建立做了比较系统地研究,取得了一系列重要结论与认识:1.通过ANSYS有限元模拟和实验的对比研究表明,建立的仿真模型是合理的,仿真模拟实验得的膨胀成形力规律是可信的;2.得到了实体锥型膨胀套管,膨胀力、套管长度、壁厚变化与膨胀率、摩擦系数、膨胀锥头半锥角的相互关系;3.膨胀力、套管长度、壁厚变化与膨胀率、摩擦系数、给进速率的相互关系;4.和实体锥型膨胀套管轴向收缩量随套管膨胀过程成线性变化不同,旋转拟合型膨胀套管轴向长度膨胀后有所增长,且在膨胀开始后几秒内达到最大值,并在此后基本维持稳定;5.不合理的给进速率、旋转速率会导致旋轮轴向受力的变化幅度增大,影响膨胀成型的稳定进行,造成残余应力增大6.以具有合理的半锥角、摩擦系数的曲面锥作膨胀工具结构,有利于减小膨胀后的残余应力;7.膨胀力与膨胀锥头与套管塑性变形接触区面积大小密切相关,三旋轮旋转拟合型膨胀方式所需的膨胀力大约为实体锥型的1/4-1/6;8.基于VC++和ansys软件编制出膨胀套管仿真模拟系统软件,将膨胀套管仿真模型参数化、简单化,有利于非专业人员的应用;9.通过对相应尺寸的套管仿真模拟试验,认为膨胀管技术应用到非油气勘探是可行的。主要创新之处为:1.通过VC++语言对ANSYS软件进行二次开发,建立了三种膨胀套管仿真模拟系统,将动态,旋压仿真模拟集成于系统之中,方便不熟悉专业软件的研究人员继续研究之用;2.将三轮内旋压仿真模拟技术引用到膨胀套管研究中,实验证明采用三轮内旋压方式的锥头作膨胀工具结构,有利于减小膨胀力,有利于套管成型后与外部支撑的拟合。