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龙图腾网获悉东北石油大学申请的专利一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116050075B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211591684.8，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法是由李思琪;陈卓;孙文睿;童叶霜;李玮;赵欢设计研发完成，并于2022-12-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法在说明书摘要公布了：本发明涉及的是一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法方法，它包括如下步骤：一、将钻杆、钻铤、底部钻具组合、钻头等效为集中质量的二自由度轴向与扭转相互耦合的物理模型；二、基于振动力学的相关理论，采用牛顿定理描述二自由度轴向与扭转相互耦合的数学模型，建立钻柱动力学数学模型；三、采用状态依赖时间迟滞的方法，对数学模型进行修正；四、根据所述钻柱动力学特性，调整外加简谐动载的幅值与角频率，分析确定钻柱系统动力学特性。本发明分析了外加简谐冲击幅值与角频率对钻柱动力学的影响，为控制钻柱运动特性、提速降本、确保井下安全提供了理论指导。

本发明授权一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法在权利要求书中公布了：1.一种简谐冲击下的钻柱动力学特性的计算方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤一、将钻杆、钻铤、底部钻具组合、钻头等效为集中质量的二自由度轴向与扭转相互耦合的物理模型； 步骤二、基于振动力学的相关理论，采用牛顿定理描述二自由度轴向与扭转相互耦合的数学模型，建立简谐冲击下的轴向-扭转复合动力学数学模型为: ； ； 式中为角加速度、为角速度、ф为角位移、Ct为扭转阻尼系数、Kt为扭转刚度系数、Ω0为转盘转速、T为钻头所受扭矩、为轴向加速度、为轴向速度、X为轴向位移、Ca为轴向阻尼系数、Ka为轴向刚度系数、v0为大钩运动速度、W0为稳态钻压、W为钻头所受钻压、F0为外加简谐冲击幅值、ω为外加简谐冲击频率； T和W求取方法： ； ； 式中，Tc为扭矩切削分量；Tf为扭矩摩擦分量；Wc为钻压切削分量；Wf为钻压摩擦分量；d为钻头切削深度；为关于角速度的单位阶跃函数、为关于轴向速度的单位阶跃函数、Hd为关于切削深度的单位阶跃函数；为关于角速度的符号函数，分别定义为： ； ； ； ； 式中，ε为岩石的破碎比能，Rb为钻头半径，n为钻头刀翼数量，dn为每个刀翼的垂直切削深度，为与切削力方向有关的参数，γ为大于1的钻头几何特征参数，µ为摩擦系数，l为钻头磨损平面长度，σ为接触应力； 每个刀翼的垂直切削深度，根据轴向位移Xt与状态依赖时滞变量tn、tn前的轴向位移Xt-tn与时间变量t计算得出： ； 步骤三、采用状态依赖时间迟滞的方法，对简谐冲击下的轴向-扭转复合动力学数学模型进行修正；状态依赖时滞变量tn，根据以下表达式求出： ； 其中фt、фt-tn分别为角位移与tn前的角位移； 步骤四、根据所述钻柱动力学特性，调整外加简谐动载的幅值与角频率，分析确定钻柱系统动力学特性。

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