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力学与实践 2008年第2期30卷 89-90页

作者：常学平王维蒋平任继荭西南石油大学机电工程学院四川南充637001 西南油气田分公司南充炼油化工总厂四川南充637001

建立拉、压静不定问题的变形几何条件是材料力学和工程力学教学的一个难点,而教学实践表明这个难点问题一直都没有得到妥善地解决.对现行教材及教学中存在的问题,提出了建议的教学方法供同仁探讨.

关键词：拉压杆静不定问题变形协调条件几何分析小变形力学性质

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受压旋转复合材料钻柱横向振动的格林函数解

应用力学学报 2023年

作者：常学平陈美范谨铭于学会西南石油大学机电工程学院西南交通大学力学与航空航天学院

受压旋转钻柱易发生横向振动，引起钻柱失效、井眼扩径等严重事故。本文采用格林函数法对受压旋转复合材料钻柱系统横向振动响应进行了研究，获得了系统双向耦合振动的响应解析解。以钻柱整体为对象，基于Hamilton原理建立了计入自旋角... 详细信息

受压旋转钻柱易发生横向振动，引起钻柱失效、井眼扩径等严重事故。本文采用格林函数法对受压旋转复合材料钻柱系统横向振动响应进行了研究，获得了系统双向耦合振动的响应解析解。以钻柱整体为对象，基于Hamilton原理建立了计入自旋角速度及钻压影响的钻柱双向耦合动力学方程。采用格林函数法，将方程进行分离变量、Laplace变换和Laplace逆变换，获得了受压自旋复合材料钻柱双向耦合振动的格林函数解。在数值分析部分，首先验证本文方法的可靠性，然后借助系统的格林函数解，分析了纤维铺层角、旋转角速度、钻压、钻井液流速等参数对受压旋转复合材料钻柱系统的横向振动的影响。研究表明，纤维铺层角越大钻柱系统的格林函数响应越大，在一定范围内转速越大对应钻柱的格林函数响应也随之增大；自旋角速度、钻井液流速及纤维铺层角联合效应下，钻柱系统横向耦合振动会产生共振带。据共振带发生的位置可以找出结构因为发生大幅度振动进而导致失稳和破坏的复合材料与旋转角速度的危险取值区间，通过避开危险取值区间从而有效避免结构的失稳和破坏。

关键词：格林函数法 Laplace变换复合材料钻柱旋转角速度

海洋气-液两相输流复合材料立管双向耦合涡激振动特性分析

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2022年第10期52卷 146-160页

作者：常学平屈从佳范谨铭西南石油大学机电工程学院四川成都610500

为了研究深海油气开发中输送气-液两相复合材料海洋立管的涡激振动,本文对新型复合材料立管在气-液两相内流及海洋外流共同作用下,其横流向和顺流向耦合涡激振动特性进行了分析和研究。基于Hamilton变分原理建立了考虑气-液两相流输运... 详细信息

为了研究深海油气开发中输送气-液两相复合材料海洋立管的涡激振动,本文对新型复合材料立管在气-液两相内流及海洋外流共同作用下,其横流向和顺流向耦合涡激振动特性进行了分析和研究。基于Hamilton变分原理建立了考虑气-液两相流输运特性、内流流速、轴向顶张力及纤维复合材料特性影响的立管横流向和顺流向耦合振动控制方程,采用尾流振子模型模拟海流对细长复合材料立管的涡激力。利用Newmark-β和四阶Runge-Kutta耦合迭代法求解耦合动力学方程,定量地分析了内流液相流速、气体体积分数以及纤维铺层角对复合材料海洋立管横流向和顺流向涡激振动特性的影响。数值结果表明,立管的振动形态与液相流速呈正相关,与气体体积分数和纤维铺层角呈负相关,并且液相流速、气体体积分数和纤维铺层角对顺流向的偏移量比横流向的影响更大;在振动位移最小的位置处,复合材料立管的运动多为准周期或者混沌形式;立管横流向的弯曲应力对于参数的改变相对于顺流向更加敏感,存在“跳跃”改变现象。

关键词：复合材料立管气-液两相内流双向耦合振动尾流振子模型涡激振动

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碳纤维复合材料缠绕修复的压力管道断裂分析

核动力工程 2011年第2期32卷 48-52,115页

作者：柳军严波卢岳川孙英学姜乃斌常学平重庆大学工程力学系重庆400044 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610041 西南石油大学工程力学系成都610500

采用耦合的有限元-无网格Galerkin数值算法,计算了碳纤维增强型复合材料缠绕修复的压力管道横向贯穿裂纹以及横向椭圆型表面裂纹前沿应力强度因子,据此分析了碳纤维增强型复合材料套袖长度对压力管道裂纹应力强度因子的影响。结果表明,... 详细信息

采用耦合的有限元-无网格Galerkin数值算法,计算了碳纤维增强型复合材料缠绕修复的压力管道横向贯穿裂纹以及横向椭圆型表面裂纹前沿应力强度因子,据此分析了碳纤维增强型复合材料套袖长度对压力管道裂纹应力强度因子的影响。结果表明,本文所提算法能有效计算三维问题应力强度因子;含裂纹压力管道采用碳纤维增强型复合材料缠绕修复后,裂纹前沿的应力强度因子显著降低;修复套袖越长,修复效果越显著,但套袖长度超过一定范围后,应力强度因子的降低趋于缓慢,对修复效能的进一步提高贡献甚微。

关键词：有限元-无网格耦合算法裂纹压力管道碳纤维复合材料缠绕修复应力强度因子

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X52管线钢的本构关系及失效判据研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2014年第4期36卷 162-168页

作者：马廷霞苟文婷唐愚常学平唐亮西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中国石油西部管道公司乌鲁木齐输油气分公司新疆乌鲁木齐830000 中国石油西南管道公司兰成渝输油分公司四川成都610069

X52管线钢广泛应用于石油天然气长输管道工程,具有良好的力学特性:强度高、塑性好。其本构关系的研究确定、矩阵表达及失效判据的建立是研究的主要内容。通过对比该材料的静力拉伸实验结果和Ramberg–Osgood本构模型,发现εεP0.2时,Ram... 详细信息

X52管线钢广泛应用于石油天然气长输管道工程,具有良好的力学特性:强度高、塑性好。其本构关系的研究确定、矩阵表达及失效判据的建立是研究的主要内容。通过对比该材料的静力拉伸实验结果和Ramberg–Osgood本构模型,发现εεP0.2时,Ramberg–Osgood本构方程能够比较准确地反映X52管线钢的拉伸应力–应变关系,但当ε>εP0.2时,基于Ramberg–Osgood模型所得理论本构曲线与实验结果有较大的误差。基于此,对Ramberg–Osgood本构模型做出了修正,提出了X52管线钢在单向拉伸状态下的全局二段式应力应变关系式,并建立了X52管线钢本构关系的矩阵表达式。根据X52管线钢塑性极好的特点,分别研究了塑性材料基于应力的失效判据和基于应变的失效判据,给出了X52管线钢的应变控制失效准则。

关键词： X52管线钢本构关系矩阵方程 Ramberg–Osgood本构模型失效判据

基于同伦分析法的FGM输流管非线性频率分析

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应用数学和力学 2023年第2期44卷 191-200页

作者：周杰常学平李映辉邵永波西南石油大学机电工程学院成都610500 西南交通大学力学与航空航天学院成都610031 西南石油大学土木工程与测绘学院成都610500

该文基于同伦分析法研究了广义边界条件下含孔隙功能梯度材料(FGM)输流管道的非线性振动.基于FGM的幂律分布规律和Voigt模型来描述具有孔隙的FGM管道的材料特性.基于Euler-Bernoulli梁理论和von Kármán非线性理论,利用Hamilton变分原... 详细信息

该文基于同伦分析法研究了广义边界条件下含孔隙功能梯度材料(FGM)输流管道的非线性振动.基于FGM的幂律分布规律和Voigt模型来描述具有孔隙的FGM管道的材料特性.基于Euler-Bernoulli梁理论和von Kármán非线性理论,利用Hamilton变分原理,建立了含孔隙功能梯度流体输送管道的动力学控制方程和广义边界条件.采用同伦分析法求解了广义边界条件下的功能梯度流管道的非线性振动特性.数值结果表明:平移弹簧对失稳的临界流速影响不明显,而扭转弹簧则提高了失稳的临界流速,使系统更加稳定;在非线性系统中,黏弹性系数不会改变失稳临界流速;管道长度、幂律指数和孔隙率都会对FGM多孔输流管道的非线性自由振动有明显的影响.

关键词：同伦分析法广义边界条件非线性振动孔隙率输流管道

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基于FE/EFG耦合算法的虚拟裂纹闭合法

四川大学学报（工程科学版） 2011年第6期43卷 64-69页

作者：王维说常学平重庆大学土木工程学院重庆400044 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

在裂纹附近区域采用无网格伽辽金(EFG)节点,其余区域采用常规有限单元(FE)节点进行数值离散并求解,获得含裂纹构件的位移场。在裂纹尖端及其附近设置局部辅助有限单元区域,用于求解裂纹尖端处的2个特征参数:裂纹尖端节点力以及靠近裂纹... 详细信息

在裂纹附近区域采用无网格伽辽金(EFG)节点,其余区域采用常规有限单元(FE)节点进行数值离散并求解,获得含裂纹构件的位移场。在裂纹尖端及其附近设置局部辅助有限单元区域,用于求解裂纹尖端处的2个特征参数:裂纹尖端节点力以及靠近裂纹尖端处裂纹面的位移。由这2个参数得到裂纹尖端处的应变能释放率,进而求得相应的应力强度因子,此方法为计算应力强度因子的EFG虚拟裂纹闭合法。数值算例表明,采用EFG虚拟裂纹闭合法能够有效计算裂纹尖端处的应力强度因子。

关键词：应变能释放率虚拟裂纹闭合法应力强度因子 EFG 数值求解

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气固耦合作用下受压自旋钻柱的振动特性分析

气固耦合作用下受压自旋钻柱的振动特性分析

基于格林函数法的旋转输流管中管结构的耦合动力学分析

第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：常学平李映辉

本文重点关注气固耦合作用下气体钻井钻柱的振动特性,以及自旋运动、钻压、气动力、钻井液粘滞力、稳定器等联合作用对振动特性的影响。基于Hamilton变分原理,建立了气固耦合作用下受压旋转钻柱的动力学方程,采用Galerkin方法求解振动... 详细信息

本文重点关注气固耦合作用下气体钻井钻柱的振动特性,以及自旋运动、钻压、气动力、钻井液粘滞力、稳定器等联合作用对振动特性的影响。基于Hamilton变分原理,建立了气固耦合作用下受压旋转钻柱的动力学方程,采用Galerkin方法求解振动控制方程。考虑气固耦合和自旋运动,首先推导了均匀截面钻柱第i阶固有特性的精确解;分别获得了无量纲固有频率随不同参数变化的振动特性曲线。研究结果表明:自选角速度、钻压、钻井液流速、粘滞力、结构长细比以及稳定器的安装位置均对受压钻柱的振动特性有显著的影响。

关键词：钻柱气固耦合

来源： cnki会议评论

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基于格林函数法的旋转输流管中管结构的耦合动力学分析

第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：范谨铭常学平西南石油大学机电工程学院

旋转输流管道与管中管结构在实际工程中应用广泛,其横向振动容易引起结构失效。文章采用格林函数法对旋转管中管结构的横向强迫振动及系统的频率特性进行了研究。基于Hamilton原理建立了计入气-液双相流、轴向外载及自旋角速度影响的管... 详细信息

旋转输流管道与管中管结构在实际工程中应用广泛,其横向振动容易引起结构失效。文章采用格林函数法对旋转管中管结构的横向强迫振动及系统的频率特性进行了研究。基于Hamilton原理建立了计入气-液双相流、轴向外载及自旋角速度影响的管中管动力学控制方程。将系统的控制方程进行分离变量、拉普拉斯变换及拉普拉斯逆变换,获得了自旋输流内外管双向耦合振动的解析解,得到的四个格林函数基础解适用于各种边界条件。此外,借助格林函数还给出了不同边界的旋转管中管结构的封闭形式的频率方程。文章验证了此方法的可靠性,利用系统的格林函数解,分别分析了内流气体体积分数、双相流流速等参数对管中管系统横向强迫振动和频率特性的影响。在格林函数云图中,发现了不同形式的共振带的存在,且通过求解对应系统的频率矩阵解释了共振带存在的原因。研究结果有助于深化对自旋输流管中管结构振动规律的认识,为旋转输流管中管结构的动力学研究提供了理论依据和新的分析方法。

关键词：格林函数管中管结构旋转管道双向流拉普拉斯变换强迫振动共振带

来源： cnki会议评论

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大位移井水泥浆实验方法与配方分析

中国石油和化工标准与质量 2017年第7期37卷 90-92页

作者：马健陈东常学平高慧杰中国石油冀东油田开发技术公司河北唐海063299 中国石油冀东油田公司工程监督中心河北唐海063299

时代的发展,人们逐渐发现了潜藏于大位移井中的巨大经济开发价值,随着其应用范围的愈加广泛,人们逐渐看到存在于其中的诸多弊端,尤其是受到井斜角以及水平移位的影响,使得整个的固井质量并不优良,每当油气水层出现互窜现象,便会使增产... 详细信息

时代的发展,人们逐渐发现了潜藏于大位移井中的巨大经济开发价值,随着其应用范围的愈加广泛,人们逐渐看到存在于其中的诸多弊端,尤其是受到井斜角以及水平移位的影响,使得整个的固井质量并不优良,每当油气水层出现互窜现象,便会使增产措施受到严重影响。因此,文章认为有必要从现有的技术出发,对大位移井的水泥浆实验方式以及配方进行分析和研究。

关键词：大位移井水泥浆实验方式配方性能评价