[发明专利]管柱的屈曲现象确定方法和装置、电子设备和存储介质

权利要求书

1.一种管柱的屈曲现象确定方法，其特征在于，所述方法包括：

确定待测管柱的微元体的应力和力矩，所述微元体的应力为所述微元体受到的重力、支反力、摩擦力和压力的合力，所述微元体的力矩为所述微元体的弯矩和扭矩；

基于所述微元体的应力和所述微元体的力矩确定所述微元体的平衡微分方程，所述微元体的平衡微分方程包括微元体的应力平衡微分方程和微元体的力矩平衡微分方程；

基于所述微元体的平衡方程确定所述微元体的屈曲微分方程，所述微元体的屈曲微分方程表示所述待测管柱的每个微元体的总受力和总形变情况；

基于所述微元体的屈曲微分方程确定所述待测管柱是否发生屈曲现象。

2.根据权利要求1所述的管柱的屈曲现象确定方法，其特征在于，所述微元体的应力包括在随体坐标系内三个方向上的分量，确定待测管柱的微元体的应力，包括：

分别确定所述待测管柱的每个微元体受到的重力、支反力、摩擦力和压力；

将所述重力、所述支反力、所述摩擦力和所述压力中的每一个都在所述随体坐标系内分解为三个方向上的分量；

将每个所述微元体在每个方向上所述重力、所述支反力、所述摩擦力和所述压力的分量分别进行合并，得到每个所述微元体的应力在所述随体坐标系内三个方向上的分量。

3.根据权利要求2所述的管柱的屈曲现象确定方法，其特征在于，将所述重力、所述支反力、所述摩擦力和所述压力中的每一个都在所述随体坐标系内分解为三个方向上的分量，包括：

按照如下公式对所述重力进行分解：

G＝q_τe_τ+q_ne_n+q_be_b

其中：

G-重力，单位：牛顿；

e_τ-自然坐标内的一个方向矢量；

q_τ-重力在e_τ所在的方向上的分量，单位：牛顿；

e_n-自然坐标内的一个方向矢量；

q_n-重力在e_n所在的方向上的分量，单位：牛顿；

e_b-自然坐标内的一个方向矢量；

q_b-重力在e_b所在的方向上的分量，单位：牛顿；

按照如下公式对所述支反力进行分解：

其中，

-支反力，单位：牛顿；

N-自然坐标的一个方向上的支反力分量，单位：牛顿；

β-待测管柱的材料的热膨胀系数，单位：米每摄氏度；

e₂-自然坐标的一个方向矢量；

e₃-自然坐标的一个方向矢量；

所述摩擦力包括库伦摩擦力和粘滞摩擦力，按照如下公式对所述库伦摩擦力进行分解：

f_kl＝±f_klNe₁±f_hxNsinβe₂±f_hxNcosβe₃

其中，

f_kl-库伦摩擦力，单位：牛顿；

e₁-自然坐标的一个方向矢量；

f_hx-待测管柱与套管内壁间的环向摩擦系数；

按照如下公式对所述粘滞摩擦力进行分解：

f_nz＝±(S_iτ_fi+S_oτ_fo)e₁

其中，

f_nz-粘滞摩擦力，单位：牛顿；

S_i-待测管柱截面内壁周长，单位：米；

τ_fi-流体与待测管柱内壁间的粘性切应力，单位：牛顿每平方米；

S_o-待测管柱截面外壁周长，单位：米；

τ_fo-流体与待测管柱外壁间的粘性切应力，单位：牛顿每平方米；

按照如下公式对所述压力进行分解：

F_fb＝(Ffbi_τ-Ffbo_τ)e_τ+(Ffbi_n-Ffbo_n)e_n+(Ffbi_b-Ffbo_b)e_b

其中，

F_fb-压力，单位：牛顿；

Ffbi_τ-压力的第一分布载荷在e_τ方向上的分量，单位：牛顿；

Ffbo_τ-压力的第二分布载荷在e_τ方向上的分量，单位：牛顿；

Ffbi_n-压力的第一分布载荷在e_n方向上的分量，单位：牛顿；

Ffbo_n-压力的第二分布载荷在e_n方向上的分量，单位：牛顿；

Ffbi_b-压力的第一分布载荷在e_b方向上的分量，单位：牛顿；

Ffbo_b-压力的第二分布载荷在e_b方向上的分量，单位：牛顿。