海洋钻井隔水管力学问题研究

摘要

钻井隔水管是海洋钻井中的关键设备之一，同时也是薄弱易损的构件之一。深入分析钻井隔水管的固有频率和动力响应对钻井隔水管的强度、刚度和稳定性分析具有非常重要的意义。目前关于钻井隔水管的固有频率和动力响应的研究主要集中在钻井隔水管的尺寸、顶部张力对其影响。钻井隔水管在海水中的运动属于大位移、小变形，内部钻柱随着钻井隔水管一起运动。所以有必要分析讨论钻柱质量对钻井隔水管的固有频率和动力响应的影响。
　　通过建立钻井隔水管力学模型，推导出固有频率计算公式，计算、分析了钻柱质量、顶部张力对钻井隔水管固有频率的影响。研究表明：忽略钻柱质量将对钻井隔水管固有频率产生较大误差，最大相对误差约6.2％。
　　推导出了钻井隔水管动力响应方程，分别计算、讨论了波浪周期和波浪高度等因素对其动力响应的影响。研究表明：忽略钻柱质量将对钻井隔水管动力响应产生较大误差，最大相对误差约1.96%。
　　通过有限元法分析了钻井隔水管固有频率，实例的钻井隔水管处于安全的工作状态。钻井隔水管的动力响应的误差为7.05%。考虑底部张力时，在x轴、y轴、z轴钻井隔水管的应力集中在不同处，且最大应力为347MPa。当底部铰支链转角变化时，应力集中也发生变化。

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第一章 绪论

1.1研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本文创新点

第二章 钻井隔水管的系统组成及海洋环境载荷分析

2.1钻井隔水管系统简介

2.2钻井隔水管所受载荷分析

2.3 本章小结

第三章 深水钻井隔水管固有频率研究

3.1深水钻井隔水管固有频率的理论研究

3.2 钻井隔水管固有频率计算

3.3 钻柱质量和截面尺寸对钻井隔水管固有频率的影响

3.4 其它因素对钻井隔水管固有频率的影响

3.5 本章小结

第四章 海洋钻井隔水管动力响应分析

4.1 钻井隔水管动力学方程的建立

4.2 海洋钻井隔水管动力响应分析

4.3 钻井隔水管动力响应算例分析

4.4 各种因素对钻井隔水管动力响应的影响

4.5 本章小结

第五章基于ANSYS下钻井隔水管的动力分析

5.1 ANSYS 功能介绍

5.2 钻井隔水管的实例建模分析

5.3 模拟流程

5.4 求解及结果分析

5.5 本章小结

第六章 结论和展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

硕士研究生期间发表的论文