深水隔水管-测试管系统非线性动力学模型研究EI北大核心CSCD |
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引用本文: | 何玉发,郭晓强,刘清友,柳军,王国荣,毛良杰.深水隔水管-测试管系统非线性动力学模型研究EI北大核心CSCD[J].振动与冲击,2022(11):104-113. |
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作者姓名: | 何玉发 郭晓强 刘清友 柳军 王国荣 毛良杰 |
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作者单位: | 1. 中海油研究总院有限责任公司天然气水合物国家重点实验室;2. 西南石油大学机电工程学院;3. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 |
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基金项目: | 国家重点研发计划课题(2021YFC2800905;2018YFC0310205);;国家自然科学基金(U20B6005);国家自然科学基金(52105125;51875489);;国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(2015CB251205); |
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摘 要: | 在深水测试工况中,隔水管-测试管系统受到海流VIV效应、自身纵横向耦合效应以及测试管FIV效应,极易发生屈曲变形、疲劳断裂和摩擦穿孔等破坏问题。笔者采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,提出了管柱系统非线性接触载荷计算方法。采用三次Hermit差值形函数和Newmark-β法离散并求解系统振动模型。借助现场管柱参数,采用相似原理,设计了隔水管-测试管系统非线性振动模拟试验台架,测得隔水管和测试管的振动响应,与理论模型计算结果和单管振动模型计算结果对比,验证了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型的正确性和有效性。在此基础上,分析了中国南海实例井管柱振动特性,表明在测试管振动疲劳分析时,不能忽略其自身局部高频振动的影响;测试管易发生强度失效的位置主要出现在中上部和下部。研究成果为深水测试管-隔水管的安全设计奠定理论基础。
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关 键 词: | 隔水管-测试管系统 哈密顿变分原理 非线性振动模型 模拟试验 振动特性 |
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