地层力的计算及在钻井工程中的应用

本文根据地层构造和岩层可钻性方法,通过数学推导.获得了地层变井斜力和变方位力的简捷计算公式,并应用于实际钻井工程.     

相当机构在吊钳夹紧力计算中的应用

本从对简单的剪刀式吊分析入手，巧妙地使用两夹紧钳杆相对速度瞬心的概念，提出用相当机构来代替复杂机构吊钳的静力学分析，使吊钳的设计计算大为简化直观；同时该方法对各种新型吊钳的设计也有重要的理论指导意义。     

渗流力对裸眼井筒周围应力场及地层破裂压力影响机理研究

流体渗流进入储层岩石的孔隙喉道时会给岩石骨架施加渗流力作用,该力会打破储层岩石原有的应力平衡状态,影响岩石的变形与破坏.尽管大量实验与数值模拟研究已经证实渗流力对岩土破坏有显著影响,但在石油工程领域有关渗流力的研究鲜有报道.渗流力对水力压裂裂缝起裂与扩展的影响机理仍不清楚.基于此,文章首先基于土力学渗流力定义式和Biot固结理论对压裂液渗流进入岩石孔隙时渗流力的作用机理进行了研究.然后以裸眼井为例分析了渗流力作用形成的应力场,推导了考虑渗流力作用的地层破裂压力解析解公式,揭示了渗流力作用对裸眼井地层破裂压力的影响规律.研究结果表明:孔隙压差等于一个大气压时,单位立方厘米岩样所受体积力渗流力的大小远超同等大小岩样所受体积力重力的大小,渗流力对储层岩石的作用不可忽视.压裂液渗流进入储层岩石孔隙时,渗流力作用可以显著降低裸眼井筒周围的有效周向应力,增大井壁发生拉伸破坏的可能. Biot有效应力系数越大,渗流力作用越强,井筒周围应力场被渗流力作用影响的范围越大.相比较不可渗透的储层,渗流力作用显著降低了裸眼井的地层破裂压力.地层深度越大,两向应力差越小时渗流力作用对裸眼井地层破裂压力的影响越显...     

BOTDR分布式检测技术在复杂地层钻孔灌注桩测试中的应用研究

分析了Kagome格栅的等效刚度和屈服面. 其屈服面奇异,由4段直线围成. 利用该屈服面, 估算了Kagome具有I型、II型半无限大裂纹的裂尖塑性区,有限元计算验证了解析预测的 准确性. 与奇异屈服面相比,由Mises光滑屈服面给出的塑性区误差较大. 因此只有弹性情 况,可以将Kagome等效为各向同性;若材料塑性,或应力场奇异性较强,Kagome的强度依 赖于主应力方向,不能用各向同性模型来描述.     

残余力向量法在结构损伤识别中的应用研究进展

工程结构的损伤识别技术对于把握结构工作状态及评估结构的安全性与正常使用性能具有重要的意义。近年来基于残余力向量法的损伤识别技术受到了关注并取得了一定的研究成果。文章从基于残余力向量法的损伤识别技术、残余力向量法和灵敏度分析方法相结合、残余力向量法的改进、残余力向量法和人工神经网络技术的结合、残余力向量法和智能算法的融合等5个方面综述了目前国内外基于残余力向量法进行结构损伤识别研究的成果。并根据残余力向量法应用上存在的问题展望了应用残余力向量法进行结构损伤识别时在如何减小误差;如何克服测试信息不完备的影响;如何进行实际工程损伤识别的研究以及残余力向量法的改进以及残余力向量法和智能算法结合等方面的发展趋势。     

基面力概念在几何非线性余能有限元中的应用

以基面力为基本未知量描述一个弹性系统的应力状态并表征单元的余能,将大变形的余能分解为变形余能部分和转动余能部分,采用Lagrange乘子法放松单元的平衡方程,利用已有的弹性大变形余能原理建立了一种几何非线性显式有限元模型,编制了相应的几何非线性余能原理有限元程序. 数值算例表明:该方法具有较好的收敛性和计算精度,可进行大载荷步的大位移、大转动计算.      

单位力图解法及应用

本文以零载法为基础,提出了确认几何不变体系的单位力图解法．该法简单易行,结果直观．     

汽轮机转子在气流力和油膜力作用下的非线性动力学特性

为了分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性，本文以短轴承支撑的不平衡刚性对称Jeffcott转子系统为研究对象，首先分析转子在非稳态油膜力作用下的振动特性，然后分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性。采用数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性，计算结果表明，考虑气流激振力和油膜力共同作用下的转子系统与仅考虑油膜力的转子系统相比，在相对进气速度v=30m／s时，随着无量纲转速ω的增加。二者都出现了周期运动和混沌运动多次交替出现的复杂运动特性，但是前者首次出现倍周期分岔和混沌运动时的转运提前，在定转速情况下，随着v的增大，系统最终在经历周期运动之后进入混沌运动，而且圆盘中心的最大振幅随着v的增大而增大。     

基面力元法(BFEM)的研究及应用进展

从高玉臣院士提出的基面力概念出发,针对一种基于基面力概念的新型有限元法—基面力元法BFEM(Base Force Element Method)的研究及应用进行综述.分析结果表明:基面力元法的计算所得结果与理论解吻合较好,基于余能原理的基面力元法较传统平面4节点等参元(Q4单元)具有较高的计算性能;在高度几何非线性分析中,基于余能原理的基面力元法较平面4节点减缩积分单元(Q4R单元)也具有一些优势;基面力元法列式推导简单,是有限元方法的一种新思路,具有较好的应用前景.     

相当机构在吊钳夹紧力计算中的应用

本文从对简单的剪刀式吊钳分析入手,巧妙地使用两夹紧钳杆相对速度瞬心的概念,提出用相当机构来代替复杂机构吊钳的静力学分析,使吊钳的设计计算大为简化直观;同时该方法对各种新型吊钳的设计也有重要的理论指导意义.     

反扰力振动控制理论及其在井塔消振中的应用

应用反扰力振动控制方法，通过施加一个与原扰力在相位上相反的控制力，来抵消原扰力对结构的影响。此法用于实际的矿井井塔建筑结构消振工程，取得了消振９０％以上的显著效果，从而证实了此法的正确性和有效性。此法在动力荷载扰力作用下的建筑结构振动控制工程中，具有重要的应用价值     

间隙元在钻柱瞬态动力学分析中的应用

为了描述钻柱与井壁的随机碰撞接触状态，本文构造了动力间隙元，并推导了动力间隙元的相对压缩量和迭代求解格式。把动力间隙元与梁单元相结合，采用Newmark直接积分法和冲量定理，进行了钻柱碰撞接触非线性瞬态动力学分析。经工程应用表明，构造的动力间隙元能够描述钻柱的碰撞接触状态，所设计的偏心防斜钻具已在大庆油田得到应用，取得了明显的经济和社会效益。     

杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力计算

针对杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力计算问题进行了研究．在考虑杆件变形因素的情形下,推导出了杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力和正应力的计算公式,并与材料力学中未考虑杆件变形因素的对应公式进行了比较,说明了二者之间不同之处．     

铰接圆柱体在二色波中的二阶低频力

考虑了铰接圆柱体的响应，给出了二色波中铰接在海底的圆柱体的二阶低频力。在未求出二阶速度势的情况下，利用其定解条件给出了二阶速度势的影响，给出了二阶低频力的解析表示式。二阶低频力主要由一阶速度势决定。二阶入射速度势以及圆柱的二阶响应对二阶低频力的影响可以忽略。     

片状颗粒间液桥力变化规律的计算研究

研究颗粒间液桥力有助于揭示非饱和土持水特性的内在机理. 为探究片状颗粒间液桥力演化规律, 从细观尺度研究非饱和土的水力特性机理, 使用Surface Evolver软件在两平行的片状颗粒间构建出三维液桥模型, 分析了液桥拉伸过程中接触角、液桥体积、分离距离以及固液接触线钉扎效应等对液桥力变化规律的影响. 基于圆弧假定, 计算相应条件下液桥力以及接触半径的大小, 并与上述模拟结果进行对比分析. 结果表明: 片状颗粒间液桥力随液桥体积增大而递增, 随分离距离的增大而递减, 随固液接触角的增大先增后减或一直递减; 液桥体积一定时, 在钉扎状态下, 其液桥力随着分离距离的增大迅速递增达到峰值, 而后逐渐降低; Surface Evolver模拟与液桥界面环形近似的计算结果相对比, 当固液接触角较大时(θ = 60°和θ = 80°), 二者相对误差在6%以内, 而当固液接触角减小到30°及以下时, 相对误差随之增大, 且颗粒间分离距离越大, 相对误差越大.      

微/纳器件粗糙表面间弯月面力及黏着力计算

微/纳器件表面微观粗糙结构间由于液体介质而引起的弯月面力和黏着力是导致器件精度降低乃至失效的主要原因之一。通过建立微/纳米尺度上球面-平面接触的物理模型,基于Young-Laplace方程和Reynolds润滑理论,分析得到粗糙表面接触分离过程中弯月面力和黏着力的计算公式。在此基础上,计算得到接触表面分离过程中的弯月面形状变化规律,并分别讨论了固体表面分离距离、液滴初始弯月面高度、固体表面润湿性能和分离时间等因素对弯月面力和黏着力的影响。研究结果为微/纳米表面抗黏着机理提供了理论依据。     

仿射坐标系在钻柱动力学中的应用

三维井眼中转动钻柱受力分析是钻柱动力学理论研究中的难点,首先要处理三维弯曲井眼中钻柱的初始弯曲,而且在分析过程中要考虑弯曲井眼方位、井斜对钻柱接触力的影响. 引入仿射坐标系,建立三维弯曲井眼中转动钻柱力学模型,分析弯曲井眼中转动钻柱变形、接触力及摩阻扭矩,为钻柱动力学理论研究提供一种新的方法.     

复杂细长压杆临界力计算的传递矩阵法

本文提出对复杂的细长压杆临界力计算的传递矩阵法．通过实例的计算,证明了本方法是一种精确度高且简便易行的方法,适于工程技术人员在微机上应用．     

一种改进的残余力向量法在结构损伤识别中的应用

残余力向量法是结构损伤识别中常用的方法,复杂结构中单元数量较多而损伤位置较少,容易造成无关变量增多,进而导致计算量过大的问题。鉴于此,本文提出一种改进的残余力向量法用于结构的损伤识别。该方法利用刚度联系向量与残余力向量之间线性相关的特性,以向量投影值作为损伤定位的影响系数,初步筛选出结构可能出现损伤的单元范围。在此基础上,构建出残余力向量对应的线性方程组,根据顺序主子式不为零的条件,对线性方程组进行行初等变换,再根据单元的数量保留前n维线性方程,通过求解该方程组的代数解可得到该结构单元的刚度损伤参数。以简支梁为例的数值模拟表明,本文方法可减少无关单元变量的计算,降低残余力向量的维度并且具有较好的抗噪能力。