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受横向约束的细长无重管柱在压扭组合作用下的后屈曲分析 总被引:8,自引:1,他引:7
井眼中管往的屈曲,将会使钻井、采油生产等作业难以顺利进行,弄清管柱屈曲后的特性对石油工程有重要的实际意义。本文首先建立了受横向约束的管往在轴向载荷和扭矩的作用下的屈曲平衡方程;并对所得四阶非线性常微分方程进行了分析、求解。结果表明,在特定边界条件下,受压扭组合作用的管柱屈曲构形为精确的圆柱螺旋线;并进而得到了管柱屈曲变形与载荷之间的解析关系;本文结果退化后与文献所得结果一致;最后讨论了管柱所受扭矩对螺旋屈曲行为的影响和扭矩对螺旋旋向的影响。 相似文献
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《振动与冲击》2019,(7)
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。 相似文献
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油气井杆管柱的静力稳定性 总被引:6,自引:1,他引:5
本文建立了斜直井中受压扭细长杆管柱几何非线性屈曲的微分方程,建立了水平井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型,导出了斜直井段杆管柱稳定性判别方法,分析了无重杆管柱的几何非线性屈曲. 相似文献
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开展了复合材料加筋板剪切稳定性试验,研究了加筋板在承剪状态下的屈曲载荷、屈曲模态、后屈曲承载性能及破坏模式。试验结果表明,加筋板在剪切屈曲载荷下形成的屈曲波长轴线与加强件轴线夹角约45°,当屈曲比达到1.2时,存在二次屈曲行为,最终破坏载荷约为屈曲载荷的1.28倍;加筋板在二次屈曲失稳前,加强件几乎保持直线,起"屈曲分隔"的作用。结合试验现象,进行了加筋板剪切屈曲及后屈曲性能理论分析,得出的理论屈曲载荷与试验屈曲载荷的相对误差为7.2%,后屈曲阶段的理论载荷-应变曲线与试验结果的相对误差在10%以内,并确定了后屈曲角随屈曲比的变化规律。 相似文献
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该文导出了面内热载荷作用下,梁在其过屈曲构形附近微幅振动的解析解。首先基于经典梁理论,推导了控制轴向和横向变形的基本方程。然后,将2个非线性方程化为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。假设梁的振幅以及由此引起的附加应变为无限小,另设其响应为谐振,则该非线性积分-微分方程将化为两组耦合的微分方程:一组控制非线性静态响应;另一组就是叠加于梁屈曲构形之上的线性振动方程。直接求解这些问题,可以得到梁热过屈曲构形以及固有频率的解析解,这些解是外加热载荷的函数。该文得到的精确解可以用于验证或改进各类近似理论和数值方法。 相似文献
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本文对考虑阻尼的杆在轴向冲击作用下的动力屈曲性能进行了理论分析,通过采用Rayleigh阻尼理论,对动力屈曲控制方程解耦得一变系数微分方程,在分析方程解的基础上,探讨了阻尼对轴向冲击杆动力屈曲性能的影响,揭示了含阻尼结构的动力屈曲现象,定义了动力屈曲准则及确定阻尼杆临界载荷参数的方法. 相似文献
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该文导出了面内热载荷作用下,梁过屈曲问题的精确解。首先基于非线性一阶剪切变形梁理论,推导了控制轴向和横向变形的基本方程。然后,将3个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。该方程与相应的边界条件构成了微分特征值问题。直接求解该问题,得到了热过屈曲构形的闭合解,这个解是外加热载荷的函数。利用精确解,得到了临界屈曲载荷的一阶结果与经典结果的解析关系。为考察热载荷、横向剪切变形以及边界条件的影响,根据得到的精确解给出了两端固定、两端简支以及一端固定一端简支边界条件下的具体数值算例,讨论了梁在面内热载荷作用下的过屈曲行为,并与经典结果进行了比较。该文得到的精确解可以用于验证或改进各类近似理论和数值方法。 相似文献
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提供了一种分析全复合材料格栅/波纹夹芯板屈曲特性的解析模型。将格栅、波纹芯子视为连续性单层,基于精确板理论推导了全复合材料波纹/格栅夹芯板的内力-应变关系;在考虑复合材料芯子壁板各向异性和横向剪切变形的基础上,基于均质化理论分别推导了复合材料正交格栅和梯形波纹芯子的等效弹性常数;利用最小势能原理得到了全复合材料格栅/波纹夹芯板屈曲平衡微分方程,求解了3种边界条件下的屈曲临界载荷,解析计算的结果与有限元仿真结果进行对比的误差在5%以内,验证了解析模型的正确性和有效性。基于验证过的模型对比分析了铺层角度、铺层数等铺层参数以及芯子高度、波纹倾角和格栅间距等结构参数对全复合材料格栅/波纹夹芯板屈曲临界载荷、比屈曲临界载荷的影响规律,为该类型结构的屈曲特性分析和优化设计提供理论指导。 相似文献
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利用弹性杆的大变形理论,在拖带坐标系下建立了斜直井孔约束下钻柱的平衡微分方程。为了比较端部不同约束对钻柱屈曲行为的影响,分别采用两端铰链支承和一端滑动固定、一端铰链支承模型对钻柱的控制微分方程进行了级数求解,并用迦辽金方法在空间域内加权消残,得到了屈曲发生时无量纲的结构参数与井孔几何参数之间的关系,并绘制了相应的分岔值曲线。研究结果表明,随着井斜角的增加和井孔视半径的减小,钻柱发生屈曲的临界载荷亦越来越大。得到的分岔值曲线对于预测钻柱屈曲行为的产生具有一定的参考意义。由于两个模型给出几乎相同的分岔值,说明控制斜直井孔内钻柱屈曲行为的主要因素是井壁的侧向约束,而端部不同边界条件的影响可以不计。 相似文献
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该文利用能量方法对考虑腹板畸变的工字梁侧向畸变屈曲、约束畸变屈曲问题进行了初步研究。由于现有的侧向畸变屈曲势能表达式均不能考虑横向分布荷载作用情况,该文首先推导了双轴对称工字梁侧向屈曲总势能一般表达式。该表达式在不考虑腹板畸变时,与经典侧扭屈曲势能表达式等价;在考虑腹板畸变时,可适用于端弯矩、横向集中力及横向分布荷载作用情况。根据所提出的势能表达式并通过合理简化,推导出多跨连续组合梁负弯矩区约束畸变屈曲计算表达式,相应的简化条件及公式均与有限元分析结果进行了比较,验证了合理性。研究成果具有理论和实际意义,为后续侧向畸变屈曲实用设计方法研究提供基础。 相似文献
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目的基于Ansys研究大中型运输包装堆码过程中纸质外围框的双A型瓦楞纸板失稳问题。方法使用Ansys软件并结合APDL语言构建双A型瓦楞纸板有限元模型,然后对该模型进行特征值屈曲分析,得到使纸板发生屈曲的最小临界载荷和屈曲后纸板的变形情况,最后改变纸板的高度与长度,再进行多次特征值屈曲分析,分析纸板的高度和长度与纸板临界屈曲载荷的关系。结果纸板的临界屈曲载荷与纸板的长度成正比,与纸板高度的平方成反比。结论纸质外围框双A型瓦楞纸板更加适合包装高度较低的产品,以减少失稳的可能性,当双A瓦楞纸板所承受的力大于临界屈曲载荷时,可以在瓦楞纸板的外表面添加胶合板加强筋,承担一部分的承载压力,从而使瓦楞受力在临界屈曲载荷之下。 相似文献
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This paper is presented to solve the nonlinear dynamic buckling problem of a new type of composite cylindrical shells, made of ceram/metal functionally graded materials. The material properties vary smoothly through the shell thickness according to a power law distribution of the volume fraction of the constituent materials. The dynamic axial load is set in a linear increase form with regard to time. By taking the temperature-dependent material properties into account, the effect of environmental temperature rise is included. The nonlinear dynamic equilibrium equation of the shell was obtained by applying an energy method, and was then solved using the four-order Runge–Kutta method. The critical condition was eventually determined using B-R dynamic buckling criterion. Numerical results show the dynamic buckling load is higher than its static counterpart. Meanwhile, various effects of the inhomogeneous parameter, loading speed, dimension parameter, environmental temperature rise and initial geometrical imperfection on nonlinear dynamic buckling are discussed. 相似文献
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轴向阶梯载荷下薄圆柱壳的弹性动力屈曲 总被引:2,自引:0,他引:2
对于轴向阶梯载荷下圆柱壳的非轴对称动力屈曲,将临界应力和屈曲惯性指数作为双特征参数求解。由屈曲瞬间的能量转换和守恒准则导出压缩波阵面上的屈曲变形补充约束方程。利用Galerkin方法求解失稳控制方程,得出包含双特征参数的代数特征值问题。该特征值问题满足补充约束方程的解给出动力屈曲的临界应力和惯性指数。 相似文献