大连理工大学张亚辉老师

发布时间: 2022-04-18 19:01:03

㈠张亚辉的代表著作

林家浩，张亚辉，随机振动的虚拟激励法，科学出版社，2004年9月
Lin JH（林家浩），Zhang YH（张亚辉），Vibration and Shock Handbook, Chapter 30：“Seismic Random Vibration of Long-span Structures”.《振动与冲击手册》第30章“大跨度结构随机地震动”，美国CRC出版社，Boca Raton, FL，2005年6月
张亚辉，林家浩，结构动力学基础．大连：大连理工大学出版社，2007
张亚辉，张守云，赵岩，宋刚，林家浩．桥梁受移动荷载动力响应的一种精细积分法．计算力学学报，2006，23：290-294
Y. H. Zhang, J. H. Lin, F. W. Williams, Q. S. Li. Wave Passage Effect of Seismic Ground Motions on the Response of Multiply Supported Structures. Structural Engineering and Mechanics, 2005, 20(6): 655-672
张亚辉，李丽媛，陈艳，林家浩．大跨度结构地震行波效应研究．大连理工大学学报，2005，45：480-486
Lin Jiahao（林家浩）, Zhang Yahui（张亚辉）, and Zhao Yan（赵岩）. Seismic spatial effects on long-span bridge response in nonstationary inhomogeneous random fields. Earthquake Engineering and Engineering Vibration (EEEV), 4(1):75-82 (2005)地震工程与工程振动（英文版）
J. H. Lin Y. H. Zhang, Q .S. Li, F. W. Williams. Seismic Spatial Effects for Long-Span Bridges, using the Pseudo Excitation Method. Engineering Structures, 2004, 26(9): 1207-1216
Q. S. Li, Y. H. Zhang, J. R. Wu, J. H. Lin. Seismic Random Vibration Analysis of Tall Buildings. Engineering Structures, 2004, 26(12): 1767-1778
张亚辉，智浩，吕峰．结构多点随机地震响应分析及拟静位移计算．计算力学学报，2004，21：564-570
Lin Jiahao（林家浩）, Zhang Yahui（张亚辉）, and Zhao Yan（赵岩）. Seismic spatial effects of long-span bridges in stationary inhomogeneous random fields. Earthquake Engineering and Engineering Vibration (EEEV), 3(2):171-180 (2004)地震工程与工程振动（英文版）
Lin J H, Wang J and Zhang Y H. Non-stationary Random Response of MDOF Duffing Systems. Shock & Vibration, 2004, 11(5-6): 615-624
Y. H. Zhang, J. H. Lin, Y. Zhao. Seismic Spatial Effects of the Dafosi Yangtse River Bridge, International Journal of Steel Structures, 2003, 3(4): 245-251
Zhao Y, Lin JH, Zhang YH, et al. Seismic random vibration analysis of locally nonlinear structures. ACTA MECH SOLIDA SIN 16: 240-244
张亚辉，林家浩．香港青马桥抗震分析，应用力学学报，2002，19：25-30
张亚辉，赵岩，张春宇．大跨度桥梁抗震分析的空间效应，中国铁道科学，2002，23：90-94
张亚辉，林家浩．多点非均匀调制演变随机激励下结构地震响应，力学学报，2001，33：87-95

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㈢大连理工大学工程力学专业使用的振动力学教材

张亚辉，林家浩，结构动力学基础．大连：大连理工大学出版社，2007
林家浩，张亚辉，随机振动的虚拟激励法，科学出版社，2004年9月

㈣张亚辉的基本信息

大连理工大学博士生导师
1990/09-1994/07：大连理工大学工程力学系，本科生
1994/09-1996/06：大连理工大学工程力学系，硕士研究生
1996/09-1999/06：大连理工大学工程力学系，博士研究生
1999/06-2001/06：大连理工大学土木水利博士后流动站，博士后
2001/06-2001/11：大连理工大学工程力学系，讲师
2001/11-2002/01：香港城市大学建筑系，Research Associate
2002/01-2004/04：大连理工大学工程力学系，副教授
2004/04-2004/10：香港城市大学建筑系，Senior Research Associate
2004/10-2009/08：大连理工大学工程力学系，副教授
2009/08- ：剑桥大学工程系，访问学者

㈤张亚辉的介绍

张亚辉，大连理工大学教授。

㈥深水喷射下入导管作业管柱纵向振动载荷计算

张辉^1，2

（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中国石油大学，北京 102249）

摘要深水钻井作业过程中，管柱在平台升沉振动的作用下产生轴向振动载荷，影响管柱的强度安全。本文建立了具有复杂结构的深水喷射下入导管作业管柱纵向振动力学模型，利用振动力学理论求解了管柱的纵向自由振动特性及轴向振动载荷，并分析了轴向振动载荷沿管柱轴向及随平台升沉振动周期的变化规律。结果表明，在平台升沉振动的作用下，作业管柱顶端截面上的轴向振动载荷最大，是深水喷射下入导管作业管柱上的危险截面；当钻井平台的升沉振动周期接近作业管柱的固有周期时，管柱将产生极大的轴向振动载荷。模型的计算结果为深水喷射下入导管作业钻柱设计及强度校核提供了依据。

关键词深水钻井管柱力学纵向振动振动载荷

Dynamic Axial Load Calculation of Pipe Stringin Deepwater Jetting Conctor Operation

ZHANG Hui^1，2

（1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101，China；2.China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Abstract In deepwater drilling conditions，dynamic axial loads e to vessel heave will be generated in pipe string，which bring dangerous to the deepwater operations.Mechanic model of complex pipe string longitudinal vibration in deepwater jetting conctor operation is established.Based on the theory of vibration mechanics，pipe string longitudinal vibration characters and dynamic axial load are solved.The change rules of dynamic axial load along with the pipe string length and vessel heave period are analyzed.According to the results， the dynamic axial load e to vessel heave is maximal at the top of pipe string，which is the risk section in pipe string.The extreme dynamic axial load will be generated when the vessel heave period is close to the natural period of pipe string.Solutions of the model provide references for landing string design and strength check under deepwater jetting operation.

Key words deepwater drilling；pipe string mechanics；longitudinal vibration；dynamic load

在海洋深水钻井过程中，浮式及半潜式钻井平台受波浪载荷的作用会产生升沉振动。尽管平台钻机上通常安装升沉补偿装置，但无法完全补偿平台的升沉运动。作业管柱在平台升沉振动的作用下发生纵向振动，产生轴向振动载荷。随着水深的增加，管柱的纵向振动固有频率增大，若平台的升沉振动频率接近钻柱的纵向振动固有频率时易引发共振，将产生极大的振动载荷，使管柱发生破坏。即使作业管柱的轴向振动载荷不超过管柱材料的屈服极限，管柱在轴向交变载荷的作用下也可能发生疲劳破坏，并将加剧带缺陷管柱的损坏。

在深水喷射下入导管作业过程中，作业管柱的结构较为复杂。本文针对喷射下入导管作业管柱建立了管柱纵向振动力学模型，求解了深水喷射下入导管作业管柱的纵向自由振动特性及其在平台升沉振动作用下的总向振动载荷，为深水喷射下入导管作业管柱的设计及强度校核提供了依据。

1 深水喷射下入导管作业管柱纵向振动力学模型

图1为深水喷射下入导管作业管串示意图。其中上部管柱为送入管柱，下部管柱外层为导管，导管顶部安装井口头、送入工具及基座，内层为管内底部钻具组合，底部钻具组合上带有稳定器，下端接钻头^［1，2］。

图1 深水喷射下入导管作业管柱示意图

送入管柱上端与钻井船相连，当平台发生升沉运动时，管柱会随平台做整体升沉运动，同时还将发生纵向振动，管柱上任意点的位移为平台升沉位移与管柱自身纵向振动位移之和。作业过程中，送入管柱上端与钻井船相连，为固定约束；导管下放到泥面之前，管柱下端为自由端；当导管入泥后，导管下端可近似为固定端。

2 深水喷射下入导管作业管柱轴向振动载荷求解

2.1 管柱的无阻尼纵向自由振动特性求解

如图1所示，将管柱自上而下、由内而外划分为性质均匀的若干段，依次编号为1，2，…，m＋n＋r。对于导管上端连接的基座、送入工具、井口头以及底部钻具组合上的扶正器、钻头等工具，可将其看作集中质量块。设其中第i段的纵向自由振动振型函数为χ_i（s），则整个管柱的振型函数为