一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法與流程

技術特征：

1.一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，計算步驟如下：

(1)首先按照非標準立管段的上端接頭作為一個結點、其它結點根據單元長度盡可能相等的原則設置在管段的接頭處、非標準立管段與其下端的柔性接頭和與柔性接頭連接的標準立管段劃分為一個單元、若柔性接頭位于非標準立管段的上端則該柔性接頭應與其上端的標準立管段劃分為一個單元的原則將鉆井隔水管劃分單元；

(2)根據單元劃分結果，分別計算每個單元的傳遞矩陣，并按照鉆井隔水管自下而上的單元排列順序計算系統的傳遞矩陣：

[T]＝[T_r-f][T_p-f]_n[T_p-f]_n-1…[T_r-θ-f][T_p-f]_n-i…[T_p-f-θ]；

(3)將邊界條件帶入步驟(2)的公式中；

(4)采用迭代方法求出傳遞矩陣中η，并計算固有頻率。

2.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，采用梁的復雜彎曲撓曲線方程構造標準立管段單元的場矩陣：

式中：l_i-標準立管段單元長度；其中，T_i為第i個標準立管段單元的張力，(EI)_i為第i個標準立管段單元的截面抗彎剛度。

3.如權利要求2所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，梁的復雜彎曲撓曲線方程：

式中：y^L–梁左端的撓度；

θ^L–梁左端的轉角；

M^L–梁左端的彎矩；

N^L–梁左端的剪力。

4.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于柔型接頭和非標準立管段，根據其兩端的位移、轉角、彎矩和剪力關系可分別建立柔性接頭的傳遞矩陣：

和非標準立管段的傳遞矩陣：

式中：為第j個柔性接頭轉動剛度；γ_k＝J_kω²，其中，J_k為第k個非標準立管段繞質心的轉動慣量，ω為梁的固有頻率；η_k＝m_kω²，其中，m_k為第k個非標準立管段的質量加上與其連接的兩端標準立管段單元總質量的二分之一，l_k為第k個非標準立管段的長度。

5.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，兩單元連接處的點矩陣為：

式中：η_i＝m_iω²，其中，和分別為第i和第i+1個標準立管段的單位長度質量，l_i和l_i+1分別為第i和第i+1個標準立管段的長度。

6.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于標準立管段單元，其單元的傳遞矩陣等于點矩陣與場矩陣的乘積：

[T_p-f]_i＝[T_p]_i[T_f]_i。

7.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于有柔性接頭的標準立管段單元，其單元的傳遞矩陣等于點矩陣、場矩陣和柔性接頭傳遞矩陣的乘積，柔性接頭在標準立管段的下端時：

[T_p-f-θ]_i＝[T_p]_i[T_f]_i[T_θ]_j。

8.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于有柔性接頭的標準立管段單元，其單元的傳遞矩陣等于點矩陣、場矩陣和柔性接頭傳遞矩陣的乘積，柔性接頭在標準立管段的上端時：

[T_p-θ-f]_i＝[T_p]_i[T_θ]_j[T_f]_i。

9.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于有非標準立管段的單元，非標準立管段應位于標準立管段的上端，其單元的傳遞矩陣等于非標準立管段傳遞矩陣和場矩陣的乘積：

[T_r-f]_i＝[T_r]_k[T_f]_i。

10.如權利要求1所述的一種鉆井隔水管的固有頻率計算方法，其特征在于，對于非標準立管段與標準立管段之間有柔性接頭的單元，其單元的傳遞矩陣等于非標準立管段傳遞矩陣、柔性接頭傳遞矩陣和場矩陣的乘積：

[T_r-θ-f]_i＝[T_r]_k[T_θ]_j[T_f]_i。