射孔段管柱動力響應(yīng)模型建立及數(shù)值分析.pdf

1、射孔作業(yè)過程中，射孔彈爆炸后會產(chǎn)生巨大的沖擊載荷，引起井下管柱及工具劇烈振動，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致管柱彎曲斷裂、封隔器損壞及脹槍卡槍等事故，降低射孔作業(yè)安全性。因此，為了減少射孔作業(yè)事故的發(fā)生，本文針對射孔沖擊載荷作用下管柱動力響應(yīng)問題進(jìn)行研究。
　　不考慮射孔液的影響，分別針對軸向、橫向及扭轉(zhuǎn)沖擊載荷作用下，應(yīng)用振動力學(xué)懸臂梁理論，建立射孔段管柱動力學(xué)模型，導(dǎo)出管柱一維振動微分方程；應(yīng)用 ANSYS軟件建立射孔段管柱三維有限元模型，分別

2、得到軸向、橫向及扭轉(zhuǎn)載荷分量下管柱瞬態(tài)響應(yīng)規(guī)律?？紤]射孔液的影響，應(yīng)用FLUENT軟件建立射孔液流體動力學(xué)模型，分析沖擊載荷下射孔液的壓力脈動規(guī)律；將射孔液脈動壓力作為外載荷，分析射孔液對管柱動力響應(yīng)的影響。綜合考慮爆炸沖擊載荷及射孔液壓力脈動的作用，建立射孔液及管柱耦合模型，得到射孔段管柱位移、速度、加速度及等效應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律。
　　應(yīng)用有限元法對射孔段管柱進(jìn)行瞬態(tài)動力響應(yīng)分析，分別得到了管柱位移、速度、加速度及等效應(yīng)力響應(yīng)曲面。

3、管柱位移、速度、加速度及等效應(yīng)力響應(yīng)均隨時(shí)間周期性變化，且越靠近封隔器處，響應(yīng)幅值越小，表明距離射孔沖擊爆炸源越遠(yuǎn)，射孔沖擊波衰減越大。沿管柱軸線方向，從管柱底端到封隔器處端面，位移、速度、加速度逐漸減小，最大等效應(yīng)力逐漸增大；由于管柱上端受到封隔器的約束作用，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，等效應(yīng)力由管柱內(nèi)壁到外壁逐漸增加。同時(shí)，應(yīng)用控制變量法，分析了管柱長度、外徑及壁厚等因素對射孔段管柱動力響應(yīng)的影響。隨著管長、外徑及壁厚的增加，沖擊載荷下管柱動