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管柱力学

学科前沿油气井杆管柱力学结课报告

学院：车辆与能源学院

专业：石油与天然气工程

学生姓名：李欣

学号：S130********

指导教师：李子丰教授

真理是世界上最珍贵的信仰，为了这一信仰，科研道路上涌现出了一批批坚定不移的科学家，他们用自己的执著和智慧为世人点亮了一盏盏明灯。燕山大学的李子丰教授就这样一位执著追求、甘于奉献的学者。自从事石油事业以来，李子丰教授十年如一日地辛勤工作，把自己的青春和热血都奉献给了祖国的石油事业，同时也对哲学和物理学领域的基本难题进行了深入不懈的研究。

如果说，科学研究是发现真理的舞台，那么，李子丰教授就是这舞台闪烁的明星，他身上体现出的一种为真理而献身的执著精神和勇敢正直的人格，不愧为我们当代年轻人学习的楷模。

结合石油工程科学和技术发展的需要，李子丰创立了有特色的油气井杆管柱力学理论体系。该理论体系主要包括：油气井杆管柱动力学基本方程；斜直井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型；油气井杆管柱的稳态拉力——扭矩模型；试油管柱力学分析的数学模型；压裂管柱力学分析的数学模型；定向井有杆泵抽油系统动态参数诊断与仿真的数学模型；钻柱纵向振动、扭转振动、纵向与扭转耦合振动的数学模型；下部钻具三维力学分析的数学模型；热采井套管柱力学分析的数学模型及预膨胀固井技术；割缝筛管力学分析的数学模型。如今，依据这些理论模型所编写的软件，已经广泛地应用于我国石油钻采作业中。

同时，上述研究成果基本上都是国家“八五”重点科技攻关项目石油水平井钻井成套技术、国家“九五”重点科技攻关项目侧钻水平井钻井采油配套技术和“863”项目海底大位移井井眼轨道控制技术的研究内容，不但在理论上取得了较大进步，在经济上也获得了巨大的效益，赢得了国内外石油工程界和力学界的一致好评。

油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下, 处于十分复杂的变形和运动状态。对油气井杆管柱进行系统的、准确的力学分析, 可以达到如下目的:

(1) 快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道;

(2) 准确地校核各种杆管柱的强度, 优化杆管柱设计;

(3) 优化油气井井眼轨道;

(4) 及时准确地诊断和正确处理各类井下问题;

(5) 优选钻采设备和工作参数。

油气井杆管柱力学主要研究油气井杆管柱的运动状态、油气井杆管柱力学基本方程及其在油气井杆管柱的稳态拉力和扭矩、下部钻具三维力学分析、钻柱振动、油气井杆管柱的稳定性、有杆泵抽油系统参数诊断和优选等方面的应用。

油气井杆管柱的运动状态主要有轴向运动、横向运动、自转和公转(涡动) , 其中轴向运动包括起下钻、纵向振动; 横向运动包括横向振动; 自转包括绕自身轴线的旋转、扭转振动; 公转(涡动)包括正向公转、反向涡动。

(1) 在直井内, 上部受拉段, 钻柱绕自身轴线旋转; 下部受压段, 钻柱绕

自身轴线旋转、反向涡动; 钻柱若存在弯角则正向公转。全井都有可能发生纵向振动和扭转振动, 并导致钻柱破坏, 地面观察明显。下部受压段易发生横向振动, 并导致钻柱破坏, 地面观察不明显。

(2) 在斜井内, 由于钻柱靠重力作用躺在井壁下侧并与井壁产生滑动摩擦, 导致纵向振动、横向振动和扭转振动减轻, 反向涡动减轻或消失, 所以在斜井中, 钻柱振动导致的疲劳破坏较少。但在开始旋转钻柱时, 由于逐段间接从静止的静摩擦状态向动摩擦状态转变, 会产生滑振。

关于钻柱的运动状态, 目前主要是定性描述,虽然已经向定量描述钻柱的振动和涡动状态努力,但还没有获得工程实用的结果。今后的研究重点为钻柱的振动和涡动。

结构力学在线测试1

《结构力学》第01章在线测试第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、对结构进行刚度计算的目的，是为了保证结构 A、不发生刚体运动 B、美观实用 C、不致发生过大的变形以至于影响正常的使用 D、既经济又安全 2、结构力学的研究对象是 A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构 3、固定铰支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 4、可动铰支座有几个约束反力分量 A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、固定端支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、下列哪种情况应按空间结构处理 A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 B、所有杆件的轴线都不位于同一平面内 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 D、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 E、荷载不作用在结构的平面内 2、铰结点的约束特点是 A、约束的各杆端不能相对移动 B、约束的各杆端可相对转动 C、约束的各杆端不能相对转动 D、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 E、约束的各杆端可相对移动 3、如果在一结点处，一些杆端刚结在一起，而另一些杆端铰结一起，这样的结点称为 A、刚结点 B、铰结点 C、组合结点 D、不完全铰结点 E、半铰结点 4、固定端支座的特点是 A、不允许杆端移动 B、只有一个反力 C、允许杆端转动 D、不允许杆端转动 E、有两个反力和一个反力偶

5、固定铰支座有几个约束几个约束反力？ A、两个约束 B、两个约束反力分量 C、三个约束 D、三个约束反力分量 E、无法确定第三题、判断题（每题1分，5道题共5分） 1、板壳结构的厚度远远小于其它两个尺度。正确错误 2、为了保证结构不致发生过大的变形影响了正常使用，要求结构要有足够的强度。正确错误 3、结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科。正确错误 4、代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。正确错误 5、在多数情况下，不能忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。正确错误

中南大学基础力学实验答案

中南大学基础力学实验答案基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ ，则f3=180HZ 。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误）压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台数字测力仪计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm （i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性矩为l ，长度因数为μ，材料的弹性模量为为E ，则其欧拉临界力Fcr=22) (l EI μπ 7.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性半径为i ，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截面和径向截面的应力状态为

基础力学试验题库

简支梁各阶固有频率的测量实验预习报告 1.简支梁横向振动固有频率若f1=20Hz，则f3=__180Hz__ 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体位移信号的李萨如图是_正椭圆__ 3.共振相位判别法判断共振时,激振信号与振动体速度信号的李萨如图是__斜线___ 4.共振相位判别法判断共振时,激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是__正椭圆__ 5.物体的固有频率只有1个× 6.物体的共振频率就是物体的固有频率× 基础力学实验绪论预习报告 1.基础力学实验一般分为___静态应力测试__、____材料力学性质测定__、振动和动应力测试实验、综合性测试实验。 2.在力学测量中，对载荷不对称或试件几何形状不对称时，为提高测量的精度，常采用___对称___测量法 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系√ 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法金属材料的拉、压力学性能测定实验预习报告 1.测定E的实验中施加初级载荷的目的是____A B_____ A.预热仪器B消除接触缝隙C在试件中施加预拉力D使弓形曲板变成平板 3.测定E的实验中，试件两端施加的载荷___A____ A 应控制在比例极限以内B应控制在屈服极限以内C应控制在强度极限以内 D 最后拉至试件破坏 4.材料拉压性能实验需要以下哪些仪器、设备和工具：弹簧秤、卷尺、钢板尺、游标卡尺、电子万能试验机、集线器、万用表、预调平衡箱、计算机。答：钢板尺、电子万能试验机、游标卡尺、计算机 5.低碳钢拉伸时的力学行为分为__弹性阶段__、__屈服阶段__、__强化阶段__、__颈缩阶段__四个阶段。 6.低碳钢拉伸时的三个重要的强度指标为__屈服极限__、__强度极限__和__比例极限__。 7.低碳钢拉伸时的两个重要的塑性指标为__延伸率__和__截面收缩率__。 ①低碳钢拉伸时需要测量的数据有——1；2；3；4；5；6；12；13 ②低碳钢压缩时需要测量的数据有——3；5；6；12 ③铸铁拉伸时需要测量的数据有——3；5；13 ④铸铁压缩时需要测量的数据有——3；5；13 金属材料的拉、压力学性能测定实验实验报告 6.关于材料的应力—应变曲线 ①材料应力—应变曲线中的应力又称为名义应力，它是由试件收到的轴向拉力除以__A_得到的 A加载前试件横截面的初始面积B加载过程中试件横截面的即时面积 C拉断后试件端口的面积D初始面积和断口面积的平均值 ②低碳钢拉伸时名义盈利比时间横截面积上的实际应力大× ③低碳钢拉伸时用名义应力代替实际应力是偏于安全的。√ 金属材料扭转力学性能测定实验预习报告

管柱力学

第一章管柱结构及力学分析 1.1水平井修井管柱结构 1.1.1修井作业的常见类型修井作业的类型很多，包括井筒清理类的、打捞落物类的、套管修补类的。 1）井筒清理类（1）冲砂作业。（2）酸化解堵作业。（3）刮削套管作业。 2）打捞类（1）简单打捞作业。（2）解卡打捞作业。（3）倒扣打捞作业。（4）磨铣打捞作业。（5）切割打捞作业。 3）套管修补类（1）套管补接。（2）套管补贴。（3）套管整形。（4）套管侧钻。在各种修井作业中，打捞作业约占2/3以上。井下落物种类繁多、形态各异，归纳起来主要有管类落物、杆类落物、绳类落物、井下仪器工具类落物和小零部件类落物。1.1.2修井作业的管柱结构 1）冲砂：前端接扶正器和冲砂喷头。

图1 冲砂管柱结构2）打捞：直接打捞，下常规打捞工具。图2 打捞管柱结构3）解卡：水平段需下增力器和锚定器。图3 解卡管柱结构

4）倒扣：水平段需下螺杆钻具和锚定器。图4 倒扣管柱结构5）磨铣：水平段需下螺杆钻具、锚定器和铣锥。图5 磨铣管柱结构6）酸化：分段酸化需下封隔器。图6 分段酸化管柱结构

1.1.3刚性工具入井的几何条件在水平井打捞施工中，经常使用到大直径、长度较大的工具，工具能否顺利通过造斜率较大的井段是关系到施工的成败关键，对刚性工具，如果工具过长或工具支径过大，工具通过最大曲率处将发生干涉。对于简单的圆柱形工具，从图7可以得出工具通过最大曲率井段的极限几何关系为： 22)d 2/D R (2)/D (R 2L +--+= 式中：L —工具长度；R —曲率半径；D —套管直径；d —工具直径。图7 简单工具入井极限几何关系图8 刚性工具串入井极限几何关系对于复杂外形的工具或刚性工具串，从图8可以得出工具通过最大曲率井段的极限几何关系为： 222212)2 d 2d 2D R ()2D R ()2d 2d 2D R ()2D (R L ++--++++--+ = 式中：L —工具长度；R —曲率半径；D —套管直径；d —工具中部直径；d 1—工具上端直径；d 2—工具下端直径。 1.2修井管柱力学分析 1.2.1修井管柱工况分析 1）修井作业管柱受力类型（1）上提或下放作业。上提下放过程中，管柱可能受到的力有：套管压力、油管压力、大钩拉力、重力、浮力、接触反力、摩擦力、抽吸作用力、惯性力。

郑州大学远程教育结构力学在线测试1-9章答案

《结构力学》第01章在线测试 A B C D 、结构的刚度是指 A B C D 、杆系结构中的构件的长度 A B C D 、对结构进行强度计算目的是为了保证结构 A B C D 、固定铰支座有几个约束反力分量 A B C D

A、约束的各杆端不能相对移动 B、约束的各杆端可相对转动 C、约束的各杆端不能相对转动 D、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 E、约束的各杆端可相对移动 3、刚结点的约束特点是 A、约束各杆端不能相对移动 B、约束各杆端不能相对转动 C、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 D、约束各杆端可相对转动 E、约束各杆端可相对移动 4、可动铰支座的特点是 A、约束杆端不能移动 B、允许杆端转动 C、只有一个约束力偶 D、允许杆端沿一个方向移动 E、只有一个反力 5、固定端支座的特点是 A、不允许杆端移动 B、只有一个反力 C、允许杆端转动 D、不允许杆端转动 E、有两个反力和一个反力偶第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）

正确错误、板壳结构的厚度远远小于其它两个尺度。正确错误、为了保证结构不致发生过大的变形影响了正常使用，要求结构要有足够的强度。正确错误、代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。正确错误、在多数情况下，不能忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。正确错误《结构力学》第02章在线测试 A B C D 、两个刚片用三根不平行也不交于一点的链杆相连，组成 A B C D 、将三刚片组成无多余约束的几何不变体系，必要的约束数目是几个 A B C D 、连接两个刚片的铰有几个约束？ A B C D

管柱力学

学科前沿油气井杆管柱力学结课报告学院：车辆与能源学院专业：石油与天然气工程学生姓名：李欣学号：S130******** 指导教师：李子丰教授

研究油气井内的杆管柱力学问题。首先由美国 A Lubinski 于1951年开始研究，李子丰于1996年出版《油气井杆管柱力学》（石油工业出版社），2008年趋于完善《油气井杆管柱力学及应用》（石油工业出版社）。主要内容为：油气井杆管柱及其在井下的运动状态、油气井杆管柱的载荷和失效方式，油气井杆管柱动力学基本方程及其在分析油气井杆管柱的稳定性、杆管柱的稳态拉力和扭矩、钻柱振动、下部钻具三维力学分析与井眼轨道预测、有杆泵抽油系统参数诊断与预测、热采井管柱力学分析和固井等方面的应用。真理是世界上最珍贵的信仰，为了这一信仰，科研道路上涌现出了一批批坚定不移的科学家，他们用自己的执著和智慧为世人点亮了一盏盏明灯。燕山大学的李子丰教授就这样一位执著追求、甘于奉献的学者。自从事石油事业以来，李子丰教授十年如一日地辛勤工作，把自己的青春和热血都奉献给了祖国的石油事业，同时也对哲学和物理学领域的基本难题进行了深入不懈的研究。如果说，科学研究是发现真理的舞台，那么，李子丰教授就是这舞台闪烁的明星，他身上体现出的一种为真理而献身的执著精神和勇敢正直的人格，不愧为我们当代年轻人学习的楷模。结合石油工程科学和技术发展的需要，李子丰创立了有特色的油气井杆管柱力学理论体系。该理论体系主要包括：油气井杆管柱动力学基本方程；斜直井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型；油气井杆管柱的稳态拉力——扭矩模型；试油管柱力学分析的数学模型；压裂管柱力学分析的数学模型；定向井有杆泵抽油系统动态参数诊断与仿真的数学模型；钻柱纵向振动、扭转振动、纵向与扭转耦合振动的数学模型；下部钻具三维力学分析的数学模型；热采井套管柱力学分析的数学模型及预膨胀固井技术；割缝筛管力学分析的数学模型。如今，依据这些理论模型所编写的软件，已经广泛地应用于我国石油钻采作业中。同时，上述研究成果基本上都是国家“八五”重点科技攻关项目石油水平井钻井成套技术、国家“九五”重点科技攻关项目侧钻水平井钻井采油配套技术和“863”项目海底大位移井井眼轨道控制技术的研究内容，不但在理论上取得了较大进步，在经济上也获得了巨大的效益，赢得了国内外石油工程界和力学界的一致好评。油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下, 处于十分复杂的变形和运动状态。对油气井杆管柱进行系统的、准确的力学分析, 可以达到如下目的: (1) 快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道; (2) 准确地校核各种杆管柱的强度, 优化杆管柱设计; (3) 优化油气井井眼轨道;

浅谈钢管混凝土柱

浅谈钢管混凝土柱摘要: 由于钢管商品混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在实际工程中的应用越来越多。从钢管商品混凝土柱工作原理、力学性能等方面,来显示钢管商品混凝土的优势。关键词: 钢管商品混凝土柱; 钢筋商品混凝土柱; Abstract: As a result of concrete filled steel tube with high capacity, corrosion resistance, convenient construction and a series of advantages, it application in practical engineering more and more. This paper from the concrete filled steel tubular column working principle, mechanical properties and other aspects, to show the advantages of concrete filled steel tube. Key words: concrete filled steel tubular column; reinforced concrete column 钢管商品混凝土即在薄壁圆形钢管内填充商品混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的结构。它利用钢管和商品混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分发挥这两种材料的优点，弥补彼此的缺点，因而具有良好地力学性能和经济性。在桥梁，工业厂房，高层建筑中的应用越来越广泛。 1、钢管商品混凝土的工作机理钢管商品混凝土的基本原理：在钢管中填充商品混凝土，在力的作用下，商品混凝土对钢管有力的作用，但同时钢管约束了商品混凝土，使管内商品混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗

《结构力学》在线测试题

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《结构力学》第01章在线测试《结构力学》第01章在线测试剩余时间：33:10 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、杆系结构中的构件的长度 A、等于截面的高和宽 B、与截面的高和宽是同一量级 C、远远小于截面的高和宽 D、远远大于截面的高和宽 2、结构力学的研究对象是 A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构 3、为了保证结构不致发生过大的变形，并满足使用要求，要计算结构 A、内力 B、刚度 C、稳定性 D、强度 4、滑动支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、固定端支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、下列哪种情况不是平面结构 A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 B、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 D、所有杆件的轴线都不位于同一平面内

E、荷载不作用在结构的平面内 2、对结构进行几何组成分析，是为了 A、保证结构既经济又安全 B、保证结构不致发生过大的变形 C、使结构美观实用 D、保证结构不发生刚体运动 E、保证结构中各构件不发生相对刚体运动 3、刚结点的受力特点是 A、可以传递轴力 B、可以传递剪力 C、不能传递力矩 D、不能传递力 E、能传递力矩 4、可动铰支座的特点是 A、约束杆端不能移动 B、允许杆端转动 C、只有一个约束力偶 D、允许杆端沿一个方向移动 E、只有一个反力 5、固定铰支座有几个约束几个约束反力？ A、两个约束 B、两个约束反力分量 C、三个约束 D、三个约束反力分量

钢管混凝土柱全寿命周期力学性能研究

目录摘要..................................................................................................................................... I Abastract .................................................................................................................................... II 第1章绪论.. (1) 1.1 钢管混凝土全寿命周期的特点 (1) 1.1.1 钢管混凝土的特点及发展 (1) 1.1.2 全寿命周期的特点 (1) 1.2 课题的研究意义 (2) 1.3 相关课题的研究现状 (3) 1.3.1考虑钢管初应力的钢管混凝土柱受力性能研究现状 (3) 1.3.2考虑混凝土脱空缺陷的钢管混凝土柱受力性能研究现状 (6) 1.3.3考虑长期荷载作用的钢管混凝土柱受力性能研究现状 (8) 1.3.4中空夹层钢管混凝土柱全寿命周期受力性能研究现状 (10) 1.4 文献综述小结 (10) 1.5 课题的创新性 (11) 1.6 课题的技术路线 (11) 1.7 本文主要研究内容 (11) 第2章圆钢管混凝土轴压短柱全寿命周期力学性能研究 (13) 2.1 引言 (13) 2.2 有限元模型的建立 (13) 2.2.1 材料本构模型 (13) 2.2.2 单元类型选取、界面接触定义和划分网格 (15) 2.3 考虑钢管初应力的圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析 (15) 2.3.1 模型验证 (15) 2.3.2 初应力对圆钢管混凝土轴压短柱受力影响 (17) 2.4 考虑混凝土脱空缺陷的圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析 (19) 2.4.1 模型验证 (20) 2.4.2 脱空缺陷对圆钢管混凝土轴压短柱受力影响 (21) 2.5考虑长期荷载作用的圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析 (23) 2.5.1 模型验证 (23) 2.5.2 长期荷载对圆钢管混凝土轴压短柱受力影响 (27) 2.6 圆钢管混凝土轴压短柱全寿命周期力学性能分析 (29) 2.6.1全寿命周期受力全过程分析 (29) 2.6.2影响承载力的参数分析 (33) 2.7 本章小结 (34)

北京建筑工程学院基础力学实验竞赛试题(答案)

σ来表示该材料的名义屈服极限，则正确定义名．对于没有屈服阶段的塑性材料通常用2.0p 义屈服极限的图为。解：正确答案为[]。 σ是指当塑性线应变ε＝时对应的应力，而不是ε＝时对应的首先名义屈服极限2.0p 应力，因此[]和[]肯定不对。另外，名义屈服极限是指塑性线应变等于某值时对应的应力水平，而塑性线应变是指不可恢复的、残余线应变，该线应变必须通过卸载的规律才能得到，而卸载的规律与线弹性阶段的斜直线是基本平行的，因此选项[]是正确的。()图中与点对应的线应变是该点的横坐标值，是材料加载至点时总的线应变，其中包含可恢复的弹性应变和不可恢复的塑性应变。．铸铁圆轴受图示外力偶的作用至破坏，则断口的大致位置为。 [] 线 [] 线 [] 线 [] 线解：正确答案为[]。铸铁受扭破坏是由于°斜截面上的拉应力超出了铸铁的抗拉强度造成的，根据本题中圆轴受到外力偶作用的方向，可以判断出在垂直于线的方向上有拉应力的作用，因此铸铁将沿着线所给出的大致位置断开。．如图所示两端铰支的压杆，杆件下端的折角处为刚性连接。该压杆长度因数的上限为，长度因数的下限为。

解：本压杆是一个型的折杆，与下端刚性相连的水平段对杆件下端面的转角有一定的约束，这种约束的强弱取决与这段杆件的弯曲刚度，如果刚度非常低，以致压杆的下端面可以自由转动，在这种情况下约束相当于不存在，压杆的下端仍然相当于铰支，此时μ；相反，如果水平段的刚度非常高，以致压杆的下端面不能发生任何转动，那么压杆的下端约束就相当于固定端了，此时的μ。．低碳钢的应力—应变曲线如下图所示，则正确表示冷作时效现象的路径是，正确表示冷作硬化现象的路径是。 [] [] [] [] 解：冷作硬化是指材料受力进入强化阶段后卸载，然后马上再加载，此时材料的应力应变曲线经过线弹性阶段后，直接进入强化阶段，而没有明显的屈服台阶，此后材料将按照原来的路径经过强化阶段，直至最后破坏。冷作时效是指材料受力进入强化阶段后卸载，搁置一段时间后再加载，此时材料的线弹性阶段明显加长，而且屈服台阶明显提高，如虚线所示，进入强化阶段后，应力应变曲线将按照与线大致平行的规律通过强化阶段，直至最终破坏。．一根横截面面积为20100mm A =的低碳钢圆杆，其屈服强度MPa s 200=σ，施加拉伸荷

深井APR测试管柱的力学分析与强度评定

大庆石油学院学报第26卷　第1期　2002年3月J OURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE Vol .26 No .1 Mar .　2002 收稿日期:2001-01-15;审稿人:刘巨保作者简介:刘　恩(1954-),男,硕士,工程师,主要从事管柱力学方面的研究.深井APR 测试管柱的力学分析与强度评定刘　恩1 ,王瑞凤1 ,冯　宇2 ,李　艳3 ,董振刚 4 (1.大庆石油学院石油机械系,黑龙江安达　151400;　2.大庆油田有限责任公司第二采油厂,黑龙江大庆　163052;　3.大庆石油管理局试油试采公司,黑龙江大庆　163411;　4.大庆石油管理局电泵公司,黑龙江大庆　163041) 摘　要:建立了深井APR 测试管柱的力学模型,采用接触间隙元理论方法对深井APR 测试管柱进行了力学分析,给出了管柱各点(包括螺纹)应力和强度评定条件,为预测管柱的强度和安全评定提供了重要的理论依据.该方法在5.5km 的深井中得到应用,悬重误差为3.23%. 关　键　词:深井;测试管柱;力学分析;有限元法;间隙元理论;强度评定中图分类号:TE821 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2002)01-0068-04 0　引言深井测试管柱时,当井深超过5km ,管柱轴向拉力、外挤力或内胀压力都比较大,容易造成管柱断裂事故.在下放或作业工况中,为保证施工安全,必须对其强度做出比较准确的评估和预测.在深井中管柱受力比较复杂,除了要考虑管柱的自身重力、液体压力(包括浮力)外,因井眼较深,井眼轴线不可能是理想直线,管柱与井壁可能产生接触,还要考虑管柱与井壁间的接触力、摩擦力;管柱外液体挤压力很大,可能会挤毁管柱,为了平衡较大的外挤力,管柱内腔要加一定高度的液垫压力. 深井测试管柱往往是由外加厚油管、测井仪器和压力计等各种配件组成.强度计算时主要是考虑油管的强度,包括油管接箍丝扣部分的强度与无丝扣的光杆部分的强度,两者计算方法不同,丝扣部分应考虑扣根的应力集中影响.笔者用间隙元理论编制了测试管柱力学分析与强度评定的大型计算机软件 . 图1　深井直井APR 测试管柱力学分析模型 1　深井测试管柱三维静力学分析的力学模型一般深井井眼不是理想的直井,总是有一定的井斜存在.假设井眼轴线为一条任意曲率的空间螺旋线,管柱与井壁发生随机接触,采用多向接触摩擦间隙元来描述.取从井口到井底整个测试管柱作为力学分析的研究对象,见图1,并假设[1,2]: (1)井眼是圆形的,井壁是刚性的,井眼直径随井深可任意变化.(2)管柱的结构可以是任意变化的,包括几何尺寸和长度,附件安装位置均可随意变化.(3)深井测试管柱是可变形的弹性体,变形前的管柱轴线与井眼轴线重合,管柱与井壁之间有初始间隙,变形后管柱与井壁之间沿井深某些位置在井眼圆周某一方向可能发生接触,管柱在接触点处将受到接触反力和摩擦阻力的作用.忽略各种动态因素的影响. 2　深井测试管柱力学分析的间隙元理论方法深井测试管柱与井壁的接触问题是多向随机接触非线性力学问题[2,3],采用非线性有限元理论来解

北京建筑工程学院基础力学实验竞赛试题(答案)

σ来表示该材料的名义屈服极限，则正确定义1．对于没有屈服阶段的塑性材料通常用2.0p 名义屈服极限的图为______。解：正确答案为[C]。 σ是指当塑性线应变ε＝0.2%时对应的应力，而不是ε＝0.2首先名义屈服极限2.0p 时对应的应力，因此[A]和[B]肯定不对。另外，名义屈服极限是指塑性线应变等于某值时对应的应力水平，而塑性线应变是指不可恢复的、残余线应变，该线应变必须通过卸载的规律才能得到，而卸载的规律与线弹性阶段的斜直线是基本平行的，因此选项[C]是正确的。(4)图中与a点对应的线应变是该点的横坐标值，是材料加载至a点时总的线应变，其中包含可恢复的弹性应变和不可恢复的塑性应变。 2．铸铁圆轴受图示外力偶的作用至破坏，则断口的大致位置为______。 [A] 1-1线 [B] 2-2线 [C] 3-3线 [D] 4-4线解：正确答案为[A]。铸铁受扭破坏是由于45°斜截面上的拉应力超出了铸铁的抗拉强度造成的，根据本题中圆轴受到外力偶作用的方向，可以判断出在垂直于1-1线的方向上有拉应力的作用，因此铸铁将沿着1-1线所给出的大致位置断开。 3．如图所示两端铰支的压杆，杆件下端的折角处为刚性连接。该压杆长度因数的上限为______，长度因数的下限为______。

解：本压杆是一个L 型的折杆，与下端刚性相连的水平段对杆件下端面的转角有一定的约束，这种约束的强弱取决与这段杆件的弯曲刚度，如果刚度非常低，以致压杆的下端面可以自由转动，在这种情况下约束相当于不存在，压杆的下端仍然相当于铰支，此时μ=1.0；相反，如果水平段的刚度非常高，以致压杆的下端面不能发生任何转动，那么压杆的下端约束就相当于固定端了，此时的μ=0.7。 4．低碳钢的应力—应变曲线如下图所示，则正确表示冷作时效现象的路径是______，正确表示冷作硬化现象的路径是______。 [A]o-a-b-e [B]c-b-f [C]c-b-e [D]d-b-e 解：冷作硬化是指材料受力进入强化阶段后卸载，然后马上再加载，此时材料的应力应变曲线经过线弹性阶段后，直接进入强化阶段，而没有明显的屈服台阶，此后材料将按照原来的路径经过强化阶段，直至最后破坏。冷作时效是指材料受力进入强化阶段后卸载，搁置一段时间后再加载，此时材料的线弹性阶段明显加长，而且屈服台阶明显提高，如虚线bf 所示，进入强化阶段后，应力应变曲线将按照与be 线大致平行的规律通过强化阶段，直至最终破坏。 5．一根横截面面积为2 0100mm A =的低碳钢圆杆，其屈服强度MPa s 200=σ，施加拉伸

结构力学在线测试9

《结构力学》第09章在线测试第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、如果体系的阻尼增大，下列论述错误的是 A、自由振动的振幅衰减速度加快 B、自振周期减小 C、动力系数的绝对值减小 D、位移和简谐荷载的相位差变大 2、无阻尼单自由度体系在简谐荷载作用下，共振时与动荷载相平衡的是 A、弹性恢复力 B、惯性力 C、惯性力与弹性力的合力 D、没有力 3、一单自由度振动体系，由初始位移0.685cm，初始速度为零产生自由振动，振动一个周期后最大位移为 0.50cm，体系的阻尼比为 A、0.05 B、ξ＝0.10 C、0.20 D、ξ＝0.15 4、在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响？ A、频率 B、主振型 C、自由振动的振幅 D、周期 5、低阻尼单自由度体系受简谐荷载作用，当荷载频率θ接近结构的自振频率ω时可以不考虑阻尼对振幅的影响 A、可作为静荷载处理 B、荷载影响非常小 C、可以不考虑阻尼对频率的影响 D、可以不考虑阻尼对位移的影响第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、单自由度体系的强迫振动主要计算 A、频率 B、周期 C、振型 D、动力内力 E、动力位移 2、具有弹性支座的梁，如要降低梁的自振频率ω，可采取下列那些措施？ A、增大质量 B、减小梁的刚度 C、减小弹性支座的刚度 D、增大荷载值 E、增大荷载频率 3、下列那些振动是简谐振动 A、无阻尼体系的自由振动 B、Psinθt产生的有阻尼体系的纯强迫振动 C、有阻尼的自由振动 D、突加荷载引起的无阻尼强迫振动 E、Psinθt产生的无阻尼体系的纯强迫振动 4、如果体系的阻尼数值减小，下列论述正确的是 A、动力系数变大 B、动力系数减小 C、自由振动的振幅衰减速度加快 D、自振周期减小 E、自振频率增大 5、结构的自振频率与什么有关？ A、质量 B、刚度 C、荷载

结构力学在线测试

结构力学》第04章在线测试剩余时间：59:18 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、平行弦梁式桁架（上、下节间对齐），当上弦承载和下弦承载时影响线不同的是那个？ A、上弦杆轴力影响线 B、斜杆轴力影响线 C、下弦杆轴力影响线 D、竖杆轴力影响线 2、简支梁C截面剪力影响线中K点的竖标表示P＝1作用在 A、K点时产生的K截面的剪力 B、K点时产生的C截面的剪力 C、C点时产生的K截面的剪力 D、C点时产生的C截面的剪力 3、悬臂梁固定端截面的弯矩影响线的最大竖标在 A、自由端截面为正值 B、固定端截面为负值 C、固定端截面为正值 D、自由端截面为负值 4、简支梁的反力影响线形状特征是 A、一条直线 B、三角形 C、两条平行线 D、抛物线 5、外伸梁上K截面内力影响线在K截面以里是 A、全为零 B、全为正 C、全为负 D、可正可负第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、外伸梁支座间的截面剪力影响线是 A、两条直线组成的折线 B、一条直线 C、抛物线 D、在支座处竖标为零

E、两条平行线 2、带有静定部分的超静定梁，静定部分的内力影响线的特点是 A、在超静定部分上是直线 B、在超静定部分上是曲线 C、在静定部分上是直线 D、在超静定部分上是零线 E、在静定部分上是零线 3、带有静定部分的超静定梁，超静定部分的内力影响线的特点是 A、在静定部分上是直线 B、在超静定部分上是曲线 C、在静定部分上是曲线 D、在超静定部分上是直线 E、在整个结构上都是曲线 4、绘制影响线的方法有 A、静力法 B、机动法 C、力法 D、位移法 E、力矩分配法 5、下列哪些量值的影响线是长度量纲？ A、支座反力 B、剪力 C、弯矩 D、轴力

基础力学实验

基础力学实验报告在这个学期我们学了基础力学实验课这门课，从大二到现在，我们已经学习了理论力学、材料力学和结构力学等力学课程。虽然学习了很多东西，但是对于实践内容我们却知之甚少，因此开设一门基础力学实验课是很有必要的。对于我们之前所学的东西不仅是一个复习的过程，更是一个将理论联系实际的过程，对于我们更好的掌握力学知识具有极大的帮助。这个学期一共做了6次实验，上了两节视频学习课。在那几次实验中，我印象最深的是最后那次贴应变片的实验，那次实验客观上来说是很复杂的，从打磨应变片到擦洗、再到焊接最后测出应变值，我们都费了很大的心思，但很不幸的是我们的应变片在我们进行测应变的时候出现了一些问题，无法输出结果，于是我们请教了老师来帮忙，于是才发现我们接线的时候不小心把线接到了试件上面，造成了短路现象，于是我们只得返工重做了，这时候大多数同学已经做好了实验准备回去，我们心里也有些急躁。这时老师说叫我们不要急，让我们重新做一个，他会一直陪着我们做完这个实验的。于是我们很受鼓舞，加紧了实验进度，老师也是一直在一旁知道我们整个过程。终于我们做完了实验，得到了满意的结果。在这个实验中我学到的更多不是如何做好一个实验，而是老师对我们的一丝不苟和无限关怀，作为一个工科生，我觉得一丝不苟的工作和学习态度是我们要陪伴一生的品质。还有一个就是在最后一节课上老师给我们安排视频学习课，视频

是关于我们大学生如何创新发明的，在上面展示了很多很有意思的发明创造，但实际上它们背后的原理对于我们却是如此的熟悉。我们不得不感叹人的创意是无穷的，我们要学会善于思考和敢于探索的精神，对于我们心里面的一点点创意我们要认真的对待，给予它更多地热情和努力，只有这样我们才能做出我们想要的东西来。因此我总结：作为工科生我们应该具有发散性思维和创新精神，我们是国家未来的希望，我们要充分发挥我们的主观能动性来发明创造，对于我们的创意，学校也会给予充分地支持。这是我们最大的后盾，所以我们应该无所顾忌，努力去做出我们想要的东西来！

基础力学实验总结

基础力学实验总结运力0903 孙宇（200998002）交流生时光荏苒，如白驹过隙般，送走了2010，迎来了2011，与此同时，我作为交流生在大连理工大学的第一学期即将告一段落，基础力学实验这门课程如一位每周必相见陪伴了我十多周的老友一样在笔试结束后画上了一个句号。正应了那句话，天下没有不散的宴席。说实在的，有点依依不舍。可能作为一个学生来说，这有点不可理喻，应该来说，天下没有怀念上课的学生吧！可是，不禁想得不少。因为作为交流生，虽然是同专业，可是我们的培养计划和大工的同学差得好多，所以有些前序课程没上，而且课程安排得不是那么合理，一个学期四十多必修学分包括四个实验课程造成了一学期都在一种晕头转向的状态中度过。虽然得承认自己还是不够抓紧，可是有的时候有的时候还是觉得时间很不够用，很多老师布置的任务不能积极地有效地完成，觉得这是这学期最大的问题。现在大部分课程已经结课，终于可以静下心来好好复习，好好想想这学期所学习的知识，可是还是觉得好累。现在为了完成任务，在写这篇总结，虽然有点不情愿，但是思考中让我由衷怀念这门课、老师，学习的很多知识，实践的很多想法。现在甚至有点后悔在课程过程中不能以更加很好的心态来更充分地享受这门课程带来的知识、能力，甚至是乐趣。说起最喜欢的实验，也许是我太博爱或者是贪心，我不好说是哪一个，因为每个实验现在想起来还是真的真的都乐在其中，觉得每个都那么有意思，尽管中间出现了很多问题，夹杂着想早点完成的想法，暴露了我们很多缺点，但是享受是真的，从小的时候，我就很喜欢做实验，所以这门课程过程中，即使有的时候原理有的还是有点不明白，我也是经常喜欢抢着动手操作的那个！也就是在做实验的过程中也明白了其中的原理。尤其是最后一个开放试验，其实我是到试验做完才明白了这个试验的布片原理，而且由于我们的马虎草率，不仅浪费了很多应变片和其它试验材料，而且试验还是以失败告终，受到了老师的批评，看着大工的同学都成功地完成有点尴尬，可是，从中收获的却不是仅仅失败的气馁。因为虽然试验是失败的，可是只是我想我只是后知的吧，却不一定少。要说起，最喜欢的教学环节，我想我喜欢的应该是笔试吧。这个答案可能会被人笑话，觉得我特假，应试这么多年，哪会有学生喜欢笔试啊，可是我收获最多的也恰恰是笔试。开始，听说基础力学实验还有笔试，我有点懵，觉得怎么试验还会有笔试成绩，但是，后来到复习的时候，因为要笔试所以书会比做试验预习看得细致得多，而且各个试验在脑中又有了比较和相互联系，所以对这门课程的全部实验有了很成体系化的掌握和更深刻的理解，明白了很多当初似懂非懂的问题，一些知识的盲点也得到了补充，可以说有了比较全面的掌握。可以这么说，如果这门课以试验结束为结尾，我想很多东西慢慢就会被淡忘，而一次“轻松”的笔试让这些在脑中会固结更长时间，而且更容易使学过的试验方法融入以后的学习工作生活中。而且这次考试以开卷形式，是我们复习更着重了知识公式定理方法间的联系的理解而非单纯记忆背诵，所以我现在理解了大连理工的特色——实验有笔试部分的原因了。现在觉得这项设计真的很有必要。还有一点建议，不知道合不合理。我觉得实验的过程应该遵从知识发现的过程。其实有的时候学生在看讲义上试验原理和听老师的讲解时，没有很深刻的理解，不如先让同学简单预习后，在听从老师讲的操作方法注意事项下先做试验后，让学生自己发现规律后，老师联系刚才的实验情况引入试验原理，并引入一些生产实例，我想这样更便于学生深刻掌握吧。我想可能力学课程应该和试验有层次地开展，有些时候课程还没有上，试验就开始了，这样效果可能不好。当然这只是我的个人观点，可能不易施行。大概，我对试验的想法就是这样，可是时间有限，不能再展开谈论。感谢老师这么长时间以来的特别关心与照顾，望老师在新的一年里身体健康，工作顺利，

4 测试管柱的力学分析

4 测试管柱的力学分析测试管柱在井筒中要受到各种外力的作用，如内外压力、重力、井壁的反力等的作用。这些作用力与温度共同作用在测试管柱上，造成管柱的变形，如拉伸变形和屈曲变形等，以及在测试管柱中产生内力，如轴向力、弯矩等。如果这些变形或内力过大，就可能对测试管柱产生损坏。在不同的操作中，这些外力是不同的。因而，各种工况所产生的内力也不尽相同。例如，下放测试管柱时，测试管柱受的外力为重力和完井液对管柱的浮力，上部则由钻机大钩吊着；在坐封时，大钩逐步加上钻压，即松弛力，使封隔器坐封；在开井时，测试管柱中有天然气流过，因而测试管柱内外压力会发生变化，此外，测试管柱的温度变化会使管柱伸长。因此，在分析时必须根据不同工况进行具体分析。管柱在受到外力作用时产生变形，根据不同的内力，变形有所不同。众所周知，当管柱的轴向力是受拉时，管柱只是伸长，而当管柱的轴向力是受压时，除了轴向缩短外，对于这种长细比很大的管柱，管柱还会产生屈曲变形。屈曲变形反过来又会影响内力。因此，对测试管柱在井筒中的力学分析有助于合理地设计测试管柱及其测试操作。在本章中，我们研究井眼中管柱的受力分析、受压部分的屈曲分析和测试管柱的强度分析。 4.1 测试管柱各工况的受力分析在地层测试过程中，需要进行测试管柱的下放（简称为下钻）、用低比重流体替代测试管柱中的流体（简称为低替）、封隔器坐封（简称为坐封）、打开井口关井阀诱喷（简称为开井）、井下关井阀关井（简称为1关）、井口关井阀关井（简称为2关）、高比重泥浆循环压井（由井口油管将高比重泥浆压入，从环形空间流出；简称为循环）或高比重泥浆反循环压井（由井口环形空间将高比重泥浆压入，从油管流出；简称为反循环）和压裂与酸化（简称为高挤酸）等操作。在这些操作中，测试管柱受力是不

基础力学实验考试题目

基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ，则f3=180HZ。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误）压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台数字测力仪计算机

5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm（i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性矩为l，长度因数为μ，材料的弹性模量为为E，则其欧拉临界力Fcr= 7.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性半径为i，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截面和径向截面的应力状态为 2.在弯扭组合实验中，圆轴中性轴测点处包好横街面和径向截面的应力状态为 3.粘贴温度补偿片的元件应选择与被测试件相同的材料 4.粘贴温度补偿片的元件应与被测试件的膨胀系数相同

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