圆筒内旋转细长梁问题来源于石油钻采工程中,开展这项研究对石油钻采工程中的抽油杆柱和钻柱的结构优化设计、工艺参数优选等技术发展具有重要意义。本文采用数值模拟和实验相结合的方法,对旋转细长梁进行振动分析及实验研究。首先,建立了旋转细长梁模拟实验装置,进行了细长梁振动实验和旋转实验。在细长梁振动实验中,加速度改变不大,而轴向激振力明显减小。在细长梁旋转实验中,转速愈高,扭转振动愈强烈,细长梁的运动轨迹范围逐渐扩大,接触碰撞点也在逐渐的增多。其次,考虑接触非线性特性,建立了旋转细长梁动力学三维有限元分析模型,采用Newmark积分法,建立了旋转细长梁动力学分析方法。根据理论方法,编制了瞬态动力学分析软件,研究了细长比、轴向力和积分常数三个因素对细长梁横向位移的影响,随着细长比的减小,细长梁两端的节点位移的起始时间滞后;轴向力为0的横向位移幅值比轴向力200N的横向位移幅值小;随着积分常数的增大,横向位移幅值相对减小。再次,对旋转细长梁动力学三维有限元分析模型进行了模态分析、瞬态动力学分析,在转速为100r/min情况下,数值计算结果和实验结果进行了比较,轨迹、周期、位移吻合较好,验证了理论方法的正确性。最后,将圆筒内旋转细长梁动力学分析方法应用到钻井工程中,科学的描述钻柱的受力变形,为钻采管柱力学的发展提供了理论依据。