井筒內懸掛管柱由于橫向變形受到約束,其后屈曲行為復雜,對管柱的后屈曲研究具有重要意義。本文摒棄常規(guī)理論分析中的撓曲線假設條件,將管柱離散成梁單元,并將多向接觸間隙元與梁單元相結合,建立了井筒內幾何和接觸非線性有限元模型。為解決靜力屈曲分析時的收斂困難和算法不穩(wěn)定性等問題,提出了井筒內懸掛管柱靜力屈曲分析的動力松弛法。在懸掛管柱正弦屈曲向螺旋屈曲轉變時的有限元計算中,發(fā)現隨著井底壓力的增加,懸掛管柱從二階二維橫向屈曲突變成兩點接觸的空間螺旋屈曲。不考慮懸掛拉力的影響,正弦屈曲向螺旋屈曲轉變時的無量綱臨界載荷為4.41�？紤]懸掛管柱長度的影響,其無量綱臨界載荷下降到3.81。提出了2種用于度量懸掛管柱完全螺旋屈曲的方法,第1種方法是以管柱的最下端和最上端的接觸點之間的螺旋角度,來度量螺距;第2種方法是以連續(xù)接觸段的螺旋角度,來度量螺距。不考慮受拉段的影響,兩端鉸支約束時,2種方法的無量綱臨界載荷分別為7.52和8.34;兩端固支時,其值分別為8.30和8.98。當考慮受拉段的影響,臨界載荷也隨著長度的增加而減小,并趨于穩(wěn)定。采用準靜態(tài)法,數值模擬了井底受壓載荷在卸載和加載過程中的整個屈曲轉... 

【文章來源】：東北石油大學黑龍江省

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

梁單元的節(jié)點位圖2.1給出了任一空間梁單元ij節(jié)點的xy

需進行迭代計算。 是由和節(jié)點位移無關單元自重分力產生，不需要進行迭代計算。圖 2.2 梁單元軸力示意圖2.2 懸掛管柱接觸非線性間隙元理論2.2.1 間隙元的物理特性和應變將管柱與井壁之間的鉆井液或者氣體形成的單元叫做間隙元。這樣管柱與井壁之間就形成了連續(xù)體。間隙元處在管柱與井壁之間，幾何形狀為一厚圓環(huán)，見圖 2.3[73-75]。圖 2.3 間隙元的變形圖間隙元位移為： = = （2-39）式中： = }是一個 2×12 矩陣，顯式見式（2-4）。對式（2-39）求極值，可得到間隙元的位置：xxqiRiαxyod xyon ( ) 懸掛管柱井眼間隙元

不需要進行迭代計算。圖 2.2 梁單元軸力示意圖非線性間隙元理論理特性和應變間的鉆井液或者氣體形成的單元叫做間隙元。這樣管隙元處在管柱與井壁之間，幾何形狀為一厚圓環(huán)，見xxqiRiαyyn 間隙元

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本文編號：3211121