埋地管道的平稳随机振动

考虑地震时大地震动的相关性，导出了埋地管道轴向和横向随机振动响应的功率谱密度函数的解析式。实例计算表明，边界条件的影响仅限于管端附近。无论是轴向振动还是横向振动，埋地长管线的各阶固有频率均十分接近，出现了模态密集现象。由于有模态密集和较大的阻尼，模态之间的相互作用不可忽略。只要管段取得足够长，管中部应力就不随管段长度而变化。大地震动的空间相关性对管线随机振动影响很大，因此要慎重选取。ＣｌｏｕｇｈＰｅｎｚｉｅｎ给出的ＣＰ模型和胡聿贤给出的Ｈ模型都可用来计算埋地管道的随机响应。

埋地输油管道的断裂失效概率评估

利用Monte Carlo模拟方法编制了断裂失效概率的计算程序 ,并对某输油管道进行了实例计算。计算结果表明 ,R6通用曲线、R6附录 8的C Mn曲线、CVDA 84压力容器缺陷评定规范和KI 因子等 4种断裂判据在服役初期的差别微小 ,但在服役后期 ,它们之间的差别增大。在所有的参数中 ,初始裂纹深度、断裂韧性、流变应力和管道壁厚等参数对管道断裂失效概率的影响最大 ,选定的概率分布类型对失效概率的计算结果也有影响。利用水压试验方法可以明显地降低管道在运行时的断裂失效概率。

下部钻具组合的大变形分析——有限元动坐标迭代法的应用

把动坐标迭代法应用于下部钻具组合(BHA)的非线性有限元分析。为BHA的非线性分析提供了一种简便而又有效的数值计算方法.给出了动坐标迭代法三维分析时有关变量的计算公式,编制了相应的计算程序,研究了不同井斜曲率和方位曲率对钻头侧向力的影响以及线性分析和非线性分析结果对比.

三维井眼轴线的数值模拟计算

本文应用数值逼近原理,建立了一种较为准确的计算定向井眼轴线的数学模型,该模型程序计算简便,计算结果与现场解析计算结果相当吻合。可用于模拟井眼轴线,也可为定向井中钻柱受力变形有限元分析提供可靠的计算数据。

井壁变形和摩擦阻力对底部钻具组合的影响

将井壁变形与摩阻因素引入力学模型,以滑动摩擦为主建立了摩擦模式,用文氏弹性地基模拟井壁变形(即弹性井壁),应用有限元理论,研究了井壁与钻柱的相互作用对钻头侧向力的影响。计算结果表明,对较软地层井壁变形的影响不可忽视,尤其对三维井眼或造斜钻具,井壁变形对钻头侧向力的影响很大;摩擦与井眼弯曲共同产生了方位侧向力,而摩擦对井斜侧向力影响很小;稳斜钻具的钻头侧向力受井眼弯曲、井眼蚀变因素的影响较为突出。

钻柱隔振理论及钻井效率分析

应用有限元法建立了钻柱隔振的力学模型，对钻柱进行了纵向振动的动力响应分析和固有频率计算，比较了常规钻柱和隔振钻柱钻头处的位移、井口处的位移以及钻压的变化．钻柱隔振后，其固有频率远高于常规钻井时的激振频率，因此隔振后的钻柱可以避免发生共振现象，提高钻井效率．钻柱隔振理论可以为隔振器的设计和应用提供可靠的理论基础．

地层的各向异性对钻头侧向力的影响

应用有限元法,考虑地层的层理性,假设地层为横观各向同性的,根据弹性理论,对下部钻具组合及地层进行三维分析。把钻柱及相关地层作为整体考虑,钻柱部分采用三维梁单元,地层部分采用六面体等参单元附以四面体单元填充,通过适当的简化和处理,解决了微机内存不够的困难。编制了相应的计算程序,应用该程序,可以得到不同的地层倾角和地层倾向变化时钻头侧向力(并斜力和方位力)的变化情况。给出地层对钻头侧向力影响的定量解答。

钻柱结构的动态分析及动态因素的影响

对工作钻柱结构动态的限定性位移问题进行了分析,建立了钻柱与井壁动态摩擦接触模式,该模式考虑了钻柱与井壁完全撞击和连续接触的情况。根据有限元分析法建立了钻柱结构的动力学方程。采用并改进了Wilson-θ法,利用静态模式求解动态响应,使问题得到简化,且便于编写静态和动态钻柱分析的通用程序。通过程序计算说明了动态因素对钻头钻进时的影响和钻柱结构静力分析的局限性。

架空热力管道系统非线性结构分析程序的特性及其应用

讨论了架空热力管道系统非线性结构分析程序AOPAP的特性及其在工程设计中的应用。AOPAP程序考虑了支架摩擦力的影响,用其可以较准确地对三维架空热力管道系统的热胀位移和内力进行分析和计算,对指导工程设计有实际意义。

下部钻具组合的几何非线性分析

根据虚位移原理推导了两结点三维直梁单元几何非线性的单元切线刚度矩阵,建立了下部钻具组合(BHA)有限元分析的基本方程,考虑了井壁对下部钻具组合的约束,对BHA受力和变形问题进行了静力线性及非线性有限元分析,编制了相应的程序.利用该程序,计算和分析了曲率及钻压对钻头侧向力的影响及其非线性效应,得到了有关影响规律.

圆管直梁单元切线刚度矩阵的解析解

从虚位移原理出发,推导了两结点三维圆管直梁单元几何非线性的单元切线刚度矩阵的解析解,为这种单元大变形、小应变分析提供了刚度矩阵的表达式。

充液圆柱壳的轴对称自由振动

用解析法对立式充液圃柱壳的轴对称振动特性进行了研究.假定液体是非粘滞、可压缩的.初步探讨了液体的可压缩性、壳的几何尺寸对轴对称固有频率的影响,并给出了计算固有基频的近似公式.计算表明,对于常见的充液圈柱壳,用近似公式计算出的固有基频与解析值非常接近.

圆柱形储液罐的轴对称振动特性

本文用解析方法对地上立式圆柱形储液罐的轴对称振动特性进行了研究,初步探讨了液体的可压缩性,罐的几何尺寸对储液罐轴对称固有频率的影响,并给出了计算固有基频的近似公式。对于盛不可压缩液体的储罐,本文用解析法计算出的频率值、振型与Haroun和Tayel用有限元法计算出的结果符合很好。计算表明:对于绝大多数储液罐,近似公式计算出的固有基频与解析值非常接近。

弯曲井眼中下部钻具组合的有限元分析

定向井眼的弯曲形态,极大地影响了钻柱的受力状况,井眼轨迹控制特别要求对钻柱的最底端,即下部钻具组合进行深入的受力与变形分析。本文将有限单元法应用于下部钻具组合的三维静力分析。由于对处理方法做了一些改进,使有限单元法更适用于弯曲井眼中的钻柱受力与变形分析。针对钻柱与井壁的接触间题,文中提出了一种新的计算方法,大大缩短了这类问题的计算时间。对一些下部钻具组合进行了分析并论述了钻压、井斜角、井眼扩大、井眼三维曲率和钻头扭矩对钻头侧向力的影响。

全井中钻柱的有限元模型及应用

运用定向井或水平井眼中钻柱的有限元分析模型，将钻柱的总量变形分为钻柱相对于井眼轴线的变形和弯曲井眼迫使钻柱产生的初始变形，使复杂的钻柱非线性问题得以简化。通过一口水平井在其增斜段钻柱全氏的受力与变形的计算，可以看出不同载荷条件下，钻柱和井壁的接触状况，以及大钩载荷。用该模型对下部钻具组合进行了非线性分析，将非线性分析结果和线性结果做了比较。对钻柱的摩阻负荷进行了计算，提高了准确性。算例表明结果是合理的，为钻柱及下部钻具组合的力学分析提供了一个新的计算方法。该方法同样适用于套管柱的力学分析。

定向井井眼轨迹的样条插值计算

将样条插值方法应用于定向井井眼轨迹的计算,推导出了建立井眼轨迹插值函数的速推公式,为定向井井眼轨迹的计算提供了一个新的方法。利用插值函数可以计算井眼轴线上任一点的坐标、一阶及二阶导数,对井眼轨迹曲线给出一个完整的数学描述。

弹性抗弯铰模型在管系结构分析中的应用

本文讨论了管道弯头的力学简化模型——弹性抗弯铰在管系结构分析中的应用,给出了考虑结点柔性的直管单元的单元刚度矩阵和等效结点载荷。与传统的弯管单元相比较,文中给出的方法可以减少单元和结点数目,节约计算机内存空间和计算时间,并能得到工程上较为满意的结果。

大斜度井中钻柱的有限元分析

井眼的弯曲特性和钻柱与井壁的接触是大斜度并中钻柱的受力与变形分析的难点。根据钻柱的变形特点，提出了将钻柱的弯曲特性和接触问题分开计算的方法，构造了一个结点坐标系描述钻柱在井眼中的变形，在接触问题的求解算法中，考虑了钻柱在空间两弯曲平面内的变形耦合。实例计算了一口大斜度井眼中钻柱上提和下放时的受力与变形，表明本文提出的方法是可靠的。

架空热力管道数值结构分析的一种新方法

引言输送热水、蒸汽或其它石油化工流体的架空热力管道,热胀时都受到支架摩擦力的作用。但是,现在常用的分析计算架空热力管道系统位移和应力的方法,如弹性中心法、等值刚度法,以及有限单元法等,都没有明确提出如何能够准确考虑存在于管道与支架间摩擦力的影响。设计人员在设计这类管道时,一般都沿用50年代的“补偿段长度法”,把“L”型管路臂长一律取20—25m,“U”型管路臂长一律取40D_W,换成无摩擦状态进行分析计算。因此。

架空热力管道系统热膨胀位移的试验研究

为了考察支架摩擦力对管系热胀位移的影响,在一条热水输送管线上进行了小型结构试验,实际测量了管系的热胀位移,并用高级架空热力管道结构分析程序(AOPAP)对其进行了计算。试验和计算结果表明,考虑了支架摩擦力,计算结果与实际情况比较符合,否则两者相差较大。说明支架摩擦力的存在对于管系位移有较大的约束作用,按无摩擦的情况对管系进行强度校核是不合理的。研究表明,用变弹簧系数迭代法及其应用程序分析和计算架空热力管道系统的热膨胀位移和应力,能更准确地反映管系的真实情况。