在螺杆泵实际采油过程中,抽油杆柱在复杂的荷载下做旋转偏心运动,引起杆柱振动,易与油管柱发生接触碰撞,从而导致严重的偏心磨损及失效等问题。本文基于有限元理论就杆管非线性接触问题展开了深入研究,最终论证了抽油杆柱转速、直径、以及下泵深度与接触力及转动摩擦功的关系。首先,通过简化与假设,应用有限元理论分析了旋转抽油杆柱在正常工作中的横扭耦合振动,建立了杆柱非线性耦合振动动力学有限元模型,推导计算了旋转抽油杆柱的整体刚度矩阵和质量矩阵,最终建立了该杆柱整体横扭振动动力学平衡方程。用ANSYS软件模拟抽油杆柱横扭耦合振动分析,获得了旋转抽油杆柱横扭耦合振动的基本规律,更进一步完善了杆柱振动理论与方法。其次,对旋转抽油杆柱进行接触非线性静力学分析,首次引入了旋转抽油杆柱与油管柱新接触模型,该模型能确保接触段内旋转抽油杆柱与油管柱紧贴在一起,且满足条件:接触段内节点位移都等于限定值;旋转抽油杆柱横截面绕其变形曲线副法线轴的转角为0。进行接触非线性动力学分析时,在以往研究边界方法的基础上,引入了一种新的思路,结合有限元法构造形函数,应用时间历程形函数来构造旋转抽油杆柱与油管壁动态边界问题,将动态边界模型与抽油杆柱动力学模型相融合,研究了抽油杆柱的动力学特性与摩擦阻力矩计算。最后,先计算杆管偏磨时抽油杆柱与油管柱的磨损量、最大磨损深度等参数值。通过仿真确定接触点的位置,接触力,计算了杆柱转动摩擦功,并分别从转速,抽油杆柱直径,以及下泵深度三个方面分析了其对抽油杆柱接触力与转动摩擦功的影响。最终得出结论:抽油杆柱转速、直径、及下泵深度与接触力和转动摩擦功成正相关。转速越大,接触力越大,转动摩擦功越大,越靠近泵端杆管偏磨现象越严重;直径增加,接触力越大,转动摩擦功越大;下泵深度增加,接触力越大。