悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的临界载荷研究

悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的临界载荷研究

论文摘要

悬挂管柱正弦向螺旋屈曲转变时的屈曲构型发生跳跃性变化,管柱与井筒存在接触和脱离等非线性力学问题。基于慢动力法,将悬挂管柱静力屈曲问题转换成动力学问题,建立了悬挂管柱上端受拉、下端受压的后屈曲分析有限元模型。研究表明,通过虚拟较大的阻尼比,能够有效地抑制管柱振动,可以计算出稳定的正弦屈曲和螺旋屈曲构型。当无量纲长度取8时,正弦向螺旋屈曲转变的无量纲临界载荷为4. 11,螺旋屈曲构型中存在两个接触点,两接触点之间的螺旋角为77.9°,下接触点距井底的无量纲长度为1.30。摒弃了管柱屈曲挠曲线假设,得出了悬挂管柱螺旋屈曲的最小临界载荷,对扶正器安放位置设计具有实际意义。

论文目录

  • 1 模型建立
  •   1.1 模型简化
  •   1.2 力学模型
  •   1.3 屈曲静力学方程
  • 2 计算方法
  •   2.1 慢动力法
  •   2.2 外载荷
  •   2.3 扰动力
  •   2.4 阻尼比
  •   2.5 计算流程
  • 3 计算结果与分析
  •   3.1 计算参数
  •   3.2 无接触正弦屈曲临界载荷分析
  •   3.3 有接触的正弦屈曲过程分析
  •   3.4 螺旋屈曲分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张强,蒋豹,崔巍,刘巨保,朱昱

    关键词: 悬挂管柱,螺旋屈曲,临界载荷,慢动力法

    来源: 振动与冲击 2019年07期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 东北石油大学机械科学与工程院

    基金: 国家自然科学基金(11502051,51607035),高等学校博士学科点专项科研基金(20132322110003),中国博士后科学基金(2018M641804,黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才(UNPYSCT-2018046),黑龙江省博士后科研启动金(LBH-Q18029)

    分类号: TE92

    DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.07.016

    页码: 105-111

    总页数: 7

    文件大小: 947K

    下载量: 78

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