圆筒内考虑接头影响的细长杆稳定性问题研究

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钻柱的稳定性研究在石油钻探工业的发展中具有重要的工程意义。以往的研究绝大多数均假设钻柱为紧贴圆筒的等直径细长杆,但实际工程中的钻柱是有接头的,因此,对受圆筒约束考虑接头影响的细长杆的屈曲特性研究显得更有实际应用价值。现有圆筒内有接头的细长杆受轴压和重力作用下的稳定性问题的研究报道非常少,而且均假设接头部分紧贴圆筒壁、钻杆悬空,但控制平衡微分方程还是基于欧拉梁理论推导的,这样就导致在斜直圆筒中整个悬空细长杆的重力分量没有外力来支撑。实际计算结果表明接头并不是紧贴圆筒的,每个接头除了两端点外其余部分都有一个向上的位移,虽然该位移很小和可以忽略不计,但这足已说明圆筒对接头的作用力是集中在接头两端点的。基于这个观察,本文假设每个接头只有两端点与圆筒接触;换言之,接头和钻杆除了过渡点与圆筒接触外,其余部分皆是悬空的。采用材料力学中的截面法导出了问题的平衡微分方程,给出了4种简化模型,采用微分求积单元法(DQEM)进行求解。给出了详细的公式和求解算法,并给出了具体的算例。最后,基于本文的结果给出了将来,同时还给出了一些需要进一步研究的问题。
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