[發明專利]一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202011375716.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112507540A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王小增;楊久紅;林厚健
• 申請（專利權）人: 嘉應學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01D21/02;G06F119/14
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為

1.一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量方法，其特征在于，包括：

在套管外表面施加連續非均勻載荷，其中，所述套管左右兩側的載荷相等且為最小值，所述套管前后兩側的載荷相等且為最大值，得到所述套管的幾何模型和力學模型；

獲取所述套管左右兩側的載荷p_min、所述套管前后兩側的載荷p_max，為所述套管的外表面點與坐標原點連線與y軸負向之間的夾角，獲取所述幾何模型的長軸為a、短軸為b，得到長短軸之差的一半w₀，為所述套管初始最大徑向變形，所述幾何模型各點初始徑向變形w與夾角之間關系為余弦函數

根據所述p_min、p_max得到載荷非均勻系數β＝p_max/p_min-1，根據所述β得到所述套管外表面載荷分布函數p與之間的關系

根據所述套管徑向變形u＝u₀+u₁β+u₂β²、套管徑向變形微分方程離散化得到3個二階常系數微分方程：

β⁰:

β¹:

β²:

其中，u₀為0次項徑向變形系數，u₁為1次項徑向變形系數，u₂為2次項徑向變形系數，E是套管材料的彈性模量，t是套管壁厚，M是作用在套管nn截面上的彎矩，c＝12p_minR³/(Et³)，λ²＝c+1。

根據3個所述二階常系數微分方程，得到所述套管的徑向變形：

其中，

2.一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，包括冷凍室(1)，所述冷凍室(1)內設有裝置外筒(2)，所述裝置外筒(2)內腔的底部設有用于安裝套管(3)的安裝部(4)，所述裝置外筒(2)與套管(3)之間的間隙充滿用于施加連續非均勻載荷的液體(5)，所述套管(3)內設有距離傳感器組件，所述套管(3)的外壁設有壓力傳感器組件，所述裝置外筒(2)的頂部設有蓋板(6)，所述冷凍室(1)的外側設有電線連接所述距離傳感器組件、壓力傳感器組件的數據采集卡(14)，以及與所述數據采集卡(14)采用USB線連接的電腦(7)；

所述數據采集卡(14)通過所述距離傳感器組件測量所述套管(3)的徑向變形，以及通過所述壓力傳感器組件測量所述套管(3)表面的最大載荷、最小載荷，并將檢測數據發送給所述電腦(7)，所述電腦(7)根據權利要求1所述的方法得到所述套管(3)的徑向變形。

3.根據權利要求2所述的一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，所述裝置外筒(2)為橢圓筒結構，所述安裝部(4)位于所述裝置外筒(2)底部的中間位置。

4.根據權利要求2所述的一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，所述距離傳感器組件包括與所述裝置外筒(2)的長軸位置對應的第一距離傳感器(8)、與所述裝置外筒(2)的短軸位置對應的第二距離傳感器(9)。

5.根據權利要求2所述的一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，所述壓力傳感器組件包括與所述裝置外筒(2)的長軸位置對應的第一壓力傳感器(10)、與所述裝置外筒(2)的短軸位置對應的第二壓力傳感器(13)。

6.根據權利要求2所述的一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，所述蓋板(6)與所述裝置外筒(2)的頂部之間設有第一密封件(11)，所述蓋板(6)與所述套管(3)的頂部之間設有第二密封件(12)。

7.根據權利要求2所述的一種連續非均勻載荷下套管徑向變形的測量裝置，其特征在于，所述冷凍室(1)的溫度在10℃至-10℃之間連續可調。