1.纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,采用有限元动力学分析方法确定纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷,包括以下步骤:步骤一、设置连续抽油杆井底无量纲压力ηC的初值和阻尼比ξ的初值;
步骤二、设置连续抽油杆上端的悬挂拉力函数FH(t),连续抽油杆重力函数Fg(t),连续抽油杆中部的横向扰动力函数Fp(t)和井底扰动力偶矩函数Mp(t);
步骤三、根据连续抽油杆非线性瞬态动力学方程 将步骤二
的FH(t)、Fg(t)、Fp(t)和Mp(t)加载给外载荷F(t);设置连续抽油杆n个固有周期的计算时间,进行有限元计算;
其中,M为质量矩阵;ω为模态阻尼比;u为各时刻对应的位移,为u的导数,即连续抽油杆各时刻的速度;为 的导数,即连续抽油杆各时刻的加速度;
步骤四、计算结束后,判断连续抽油杆各位置处的挠度在计算时间范围内是否保持不变;
如果挠度随时间变化,表明挠度在计算时间范围内不稳定,减小阻尼比ξ,返回步骤三重新进行载荷函数加载并进行有限元计算,直到连续抽油杆各位置处的挠度在计算时间范围内保持不变为止;
步骤五、判断连续抽油杆的挠曲线是否已形成螺旋;
如果没有形成螺旋,将井底无量纲压力ηC数值增大0.01,返回步骤二重新设置悬挂拉力函数FH(t),按照步骤三重新进行有限元计算,按照步骤四重新判断挠度在计算时间范围内是否保持不变;
如果连续抽油杆的挠曲线已形成螺旋,结束计算;对应的井底压力 即为连续抽油杆正弦屈曲向螺旋屈曲转变的最小临界载荷;EI是抗弯刚度;q是连续抽油杆的均布载荷。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,步骤二设置的载荷函数如下:连续抽油杆上端的悬挂拉力函数FH(t),连续抽油杆重力函数Fg(t)分别为式(1)和式(2)中:ηL为连续抽油杆的无量纲总长度;EI是抗弯刚度;m是连续抽油杆的总质量;g是重力加速度;q是连续抽油杆的均布载荷;t是计算时间;T是连续抽油杆的固有周期;
设置的横向扰动力函数和井底扰动力偶矩函数分别为
式(3)和式(4)中:Fp0为在连续抽油杆受压段施加的单位横向扰动力,Mp0为井底施加单位扰动力偶矩。
3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,所述的连续抽油杆的无量纲总长度 L是连续抽油杆长度。
4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,所述的连续抽油杆的均布载荷q=mg/L。
5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,步骤三中所述的n为6,即设置连续抽油杆6个固有周期的计算时间。
6.根据权利要求5所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,步骤一中所述的连续抽油杆井底无量纲压力ηC的初值为1.8,阻尼比ξ的初值为20.0。
7.根据权利要求1至6之一所述的纤维增强复合材料连续抽油杆螺旋屈曲最小临界载荷的确定方法,其特征在于,所述的井底无量纲压力为ηC=4.11。