Finite element dynamic analysis of drillstring

(2002) Finite element dynamic analysis of drillstring. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
10232.pdf

Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

الاهتزازات الانحنائية والدورانية والطولية لمحور توصيل آلات الحفر بالاعتماد على نظرية أيولر برنولي للعتبة بواسطة طريقة العناصر المتناهية في الصغر يدرس في هذه الرسالة . محور التوصيل لآلات الحفر الذي يتم دراسته هنا ذا مقطع جانبي دائري يتم تقسيمه إلى عناصر متناهية الصغر لكل منها إثني عشر إتجاه في حرية الحركة . معادلة الحركة لمحور التوصيل يتم اشتقاقها بواسطة معادلة لاجرانج . المصفوفات الحاوية للتعابير الرمزية الممثلة للكتلة ومقاومة الانحناء ومقاومة الانحناء نتيجة للوزن والدوران يتم اشتقاقها هنا بواسطة طريقة توزيع الكتلة المتكافيء . عناصر المحور المتناهية في الصغر يتم دمجها في نظام لحساب الاهتزازات الطبيعية لأنظمة الحمل الدورانية لحساب الترددات الطبيعية لمحور توصيل آلات الحفر يتم اختزال معادلات الحركة لأقل عدد ممكن ، ثم يتم حل المعادلات بطريقة التكامل للحصول على الانحراف الحاصل لمحور توصيل آلات الحفر نتيجة لإثارات مختلفة .

English Abstract

The bending, torsional and axial vibration of a rotating drillstring based on Euler-Bernoulli theory is presented by means of the finite element technique. The drillstring shaft with circular cross-section is discretized into a number of finite shaft elements with twelve degrees of freedom each. The equation of motion of the rotating drillstring shaft is derived using Lagrange approach. Explicit expressions of the finite element mass, stiffness, axial stiffening, and gyroscopic matrices are derived by using consistent mass formulation. The developed shaft finite element is integrated into a computational scheme to calculate the natural frequencies of the drillstring system. Modal transformations are invoked to obtain a reduced order modal form of the dynamic equations. The computational scheme proceeds further to integrate the equations of motion and solve for the dynamic response of the drillstring due to different excitations.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Khulief, Yehia A.
Committee Members: Eleiche, Abdel Salam and Mohiuddin, M. A.
Depositing User: Mr. Admin Admin
Date Deposited: 22 Jun 2008 16:59
Last Modified: 01 Nov 2019 16:58
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/10232