Прогнозування довговічності елементів бурильної колони  з врахуванням законів нелінійної деформації

М. Є. Чернова

Автор(и)

М. Є. Чернова ІФНТУНГ, 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15

Ключові слова:

бурильні труби, різьбові з’єднання, компоновка, кінцеві елементи, матриця жорсткості, фізична нелінійність, тріщина, базисні функції.

Анотація

Розглядається проблема прогнозування числовим методом поведінки конструкцій обважнених буриль-
них труб змінної жорсткості, замкових різьбових з’єднань «галтельного типу» та компоновки низу буриль-
ної колони в процесі їх навантажування в умовах експлуатації за межами законів лінійної деформації, з
врахуванням існуючих методів математичного моделювання. Враховуючи прикладені зусилля до елементів
бурильної колони, величина яких супроводжує поведінку останніх за нелінійними законами, розглядається
також проблема визначення міцнісних характеристик конструкцій, в яких на межі пластичності та нелі-
нійної деформації матеріалу виникають тріщини, та проблема прогнозування їх роботоздатності. Прово-
диться аналіз математичних моделей. Подано рекомендацію щодо застосування певних моделей до конк-
ретних фізико-технічних задач у вузькому спрямуванні, оскільки методи математичного моделювання, які
за певних умов задовольняють вимогам конкретних задач одного напрямку і дають більш точний резуль-
тат у порівнянні з експериментальними даними, для іншого випадку є непридатними через ті краєві задачі
та граничні умови, які вони можуть описати в певному конкретному випадку з більшою точністю. Подано
схематичні рисунки обважнених бурильних труб змінної жорсткості та замкового різьбового з’єднання
«галтельного типу», для яких, як приклад, проводився пошук тих математичних моделей, які в аспекті су-
часних комп’ютерних технологій дали б найбільш реальні результати для оцінки прогнозування довговічно-
сті та роботоздатності елементів бурильної колони. Наведено порівняльні графічні залежності в динамі-
ці, отримані в процесі експериментальних досліджень натурних зразків та із застосуванням комп’ютерних
програм, розроблених з використанням найбільш придатних до даного випадку математичних моделей.
Проведено літературний огляд вищезгаданої проблеми, за яким стає зрозуміло, що нелінійна деформація,
навіть на сучасному етапі розвитку науки, краще описується варіаційним методом математичного моде-
лювання, ніж іншими.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1 Амельченко В.В. Решение нелинейных
задач теории оболочек путем вариационных
итераций / В.В. Амельченко, И.В. Неверов,
В.В. Петров // Механика твердого тела. – К.:
Наукова думка, 1989. – 254 с.
2 Амиро И.Я. Методы расчета оболочек /
И.Я. Амиро, В.А. Заруцкий. – К.: Наукова дум-
ка, 1980. – Т. 2. – 367 с.
3 Амиро И.Я. Ребристые цилиндрические
оболочки / И.Я. Амиро, В.А, Заруцкий, П.С. По-
ляков. – К.: Наукова думка, 1983. – 197 с.
4 Богнер Ф. Расчет цилиндрической обо-
лочки методом дискретных элементов /
Ф. Богнер, Р. Фокс, Л. М. Шмит // Наука и тех-
ника. – 1987. – №4. – С.170-175. – Серия: Со-
противление материалов и теория сооружений.
5 Ворович И.И. Пути развития проблемы
устойчивости. / И.И. Ворович // Актуальные
проблемы науки: Сборник трудов. – 1987. –
№ 13. – С.178-199.
6 Ворошко П.П. К построению разрешаю-
щих соотношений для задач теории упругости /
П.П. Ворошко // Проблемы прочности: Сбор-
ник трудов. – 1987. – Т.10. – С.76-78.
7 Галлиев К.С. О построении универсаль-
ной матрицы жесткости / К.С. Галлиев,
Л.А. Гордон, И.А. Розин // Известия ВНИИГ. –
1974. – Т.105. – С.174-188.
8 Галимов К.З. Уравнения равновесия тео-
рии упругости при конечных перемещениях /
К.З. Галимов // Казань. Известия НИИКУ. –
1977. – Т.10. – С.226-249.
9 Галлагер Р. Методы получения матриц
жесткости элементов; пер. с англ. / Р. Галлагер.
– М.: Мир, 1984. – 428 с.
10 Гуляев В.И. Устойчивость периодиче-
ских процессов в нелинейных механических
системах / В.И. Гуляев, В.А. Баженов, П.П. Ли-
зунов. – Львов: Вища школа, 1983. – 288 с.
11 Графтон О. Расчет осесимметрических
оболочек методом прямого определения жест-
кости: пер. с англ. / О. Графтон , В. Строум. –
М.: Мир, 1979. – 358 с.
12 Григоренко Я.М. Теория оболочек пе-
ременной жесткости. Методы расчета оболочек
/ Я.М. Григоренко, А.Т. Василенко, Н.Д. Панк-
ратова. – К.: Наукова думка, 1981. – 544 с.
13 Гузь А.Н. Методы расчета оболочек /
А.Н. Гузь. – К.: Наукова думка, 1980. – 635 с.
14 Зенкевич О. Метод конечных элементов
в теории сооружений и в механике сплошных
сред. / О. Зенкевич, И. Чанг. – М.: Недра, 1984.
– 239 с.
15 Линберг Дж. Треугольный элемент вы-
сокой точности для цилиндрической оболочки:
пер. с англ. / Дж. Линберг, К. Олсон. – М.: Мир,
1978. – 328 с.
16 Лисицын Б.М. Автоматизация решения
пространственных задач теории упругости на
основе матричной формы метода определяю-
щих состояний. / Б.М. Лисицын // Прикладные
задачи технической кибернетики. – К.: Наукова
думка, 1982. – 380 с.
17 Гринченко В.Т. Растяжение упругого
пространства, ослабленного кольцевой трещи-
ной. / В.Т. Гринченко, А.Ф. Улитко // При-
кладная механика. – 1985. – Т.2. – С.61-129.
18 Журавлев В.И. Контактная задача тео-
рии упругости для неоднородной среды и ее
приложение к разрушению твердых тел /
В.И. Журавлев // Теоретическая и прикладная
механика: Сб. научно-технических трудов –
1987. – Т. 6. – С.40-54.
19 Парис П. Прикладные вопросы вязкости
разрушения. Анализ напряженного состояния
около трещин: пер. с англ. / П. Парис, Дж. Си. –
М.: Мир, 1988. – 420 с.
20 Collins W.D. Some axially symmetric
stress distributions in elastic solids containing
penny-shaped cracks / Collins W.D. // Cracks in an
infinite solid and a thick plate. – Proc. Roy. Soc.,
Series A. – 1978. – vol. 266. – p. 359-386.
21 Griffits A.A. The theory of rupture and
flow in solids. / Griffits A.A. // Philosophical
Transaction Royal Society of London. – Series A.
– 234 – 1925 – p.163-198.
22 Gyekenyesi J.P. Three-dimensional elastic
stress and displacement analysis of finite geometry
solids containing cracks. / Gyekenyesi J.P., Mendelson
A. // Inf. journal of fracture. – 1985. –
vol. 11. – №3. – p. 409-429.