铅直圆筒内细长杆柱在屈曲位移激励下的横向振动仿真

作     者：张雷 孙秀荣 ZHANG Lei;SUN Xiurongy

作者机构：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000 河北环境工程学院河北秦皇岛066004 

出 版 物：《力学与实践》 (Mechanics in Engineering)

年 卷 期：2019年第41卷第5期

页      面：526-533页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：河北省自然科学基金(E2017203101) 国家自然科学基金(51174175)资助项目 

主　　题：细长杆 圆筒 横向振动 位移激励 碰撞 

摘      要：对于铅直圆筒内受交变拉压轴向载荷作用的细长杆柱,当杆柱底端所受到的轴向压力大于杆柱屈曲的临界载荷时,细长杆柱在圆筒内将产生螺旋屈曲,杆柱的屈曲变形将激励杆柱在圆筒内产生横向振动。以细长杆在圆筒内的瞬时屈曲构型作为杆柱横向振动的位移激励,建立了屈曲位移激励下的细长杆在圆筒内横向振动与杆管碰撞规律的仿真模型。采用有限差分法对井深进行离散,Newmark法对时间进行离散,以恢复系数法建立了细长杆和圆筒的碰撞条件,对细长杆在圆筒内的横向振动数学模型进行了数值仿真。仿真结果表明,细长杆和圆筒内壁的碰撞现象主要发生在细长杆底端受压发生屈曲后,且几乎沿整个圆筒都有发生,从圆筒顶部至底部的碰撞力峰值逐渐增大;而在杆柱底端受拉时碰撞现象很少,碰撞力也较小。