Анализ физических свойств функционально-градиентных пластин секторальных долот с учетом размерной зависимости, нелинейности, пористости, температуры и влажности
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов=Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет.— .— Томск: Изд-во ТПУ, 2015-.— 2413-1830 Т. 336, № 12.— 2025.— С. 118-130 |
|---|---|
| Other Authors: | , , , |
| Summary: | Актуальность. Секторные пластины используются в качестве элементов буровых долот в нефтегазовой промышленности. Для проектирования прочных и износостойких конструкций, обладающих минимальным весом, необходимо использовать функционально-градиентные материалы – композиты, которые позволяют значительно повысить надежность и эффективность оборудования в нефтегазовой отрасли. Цель. Исследовать напряженно-деформированное состояние элементов буровых долот при действии нагрузок различной интенсивности. Для этого необходимо разработать математическую модель и методы анализа функционально-градиентных размерно-зависимых секторных пластин, являющихся элементами буровых долот. Провести анализ основных факторов, виляющих на напряженно-деформированное состояние рассматриваемых конструкций. Методы. Представлено дальнейшее развитие быстродействующего метода вариационных итераций, который позволяет получать практически точное решение. В основу метода положены идея Фурье разделения переменных и итерационная процедура сведения нелинейных уравнений в частных производных к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Результаты. Построена новая математическая модель пористых функционально-градиентных секторных макро/микропластин Кирхгофа с учетом нелинейности по Т. фон Карману. Построен эффективный с точки зрения точности и быстродействия метод вариационных итераций. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния секторных пластин в зависимости от геометрии пластины, типа нелинейности, пористости и размеров Relevance. Sector plates are used as components of drill bits in the oil and gas industry. In order to design strong, wear-resistant structures that are as light as possible, it is necessary to use functional-gradient materials – composites that significantly increase the reliability and efficiency of equipment in the oil and gas industry. Aim. To investigate the stressstrain state of drill bit elements under loads of different intensities. To achieve this, a mathematical model must be built. To develop the methods of analysing functional-gradient, size-dependent sector plates of drill bit elements. To analyze the main factors affecting the stress-strain state of the considered structures. Methods. This paper introduces a fast, enhanced variational iteration method, which enables us to obtain a practically exact solution. This method is based on the idea of Fourier separation of variables and an iterative process that reduces nonlinear partial derivative equations to ordinary differential equations. Results. The authors constructed a new mathematical model of porous, Kirchhoff-type, functionally graded, sectoral macro/micro plates, considering nonlinearity according to T. von Kármán. The paper introduces the effective method in terms of accuracy and speed – the variational iteration method. The stress-strain state of sector plates is analysed depending on plate geometry, type of nonlinearity, porosity, and dimensions Текстовый файл |
| Published: |
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | bulletin_tpu-2025-v336-i12-11.pdf https://doi.org/10.18799/24131830/2025/12/5172 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=684240 |