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dc.contributor.advisorRitto, Thiago Gamboa-
dc.contributor.authorVolpi, Lucas Passos-
dc.date.accessioned2023-10-30T18:27:29Z-
dc.date.available2023-12-21T03:02:01Z-
dc.date.issued2020-07-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/21944-
dc.description.abstractIn this dissertation, drill-string dynamics are analyzed. The drill-string consists of a rotor-like structure that drills rock formations until the oil reservoir is reached. The structure in question is extremely slender and prone to different non-linear phenomena. A numerical model is developed, where the Finite Element Method is used to discretize a continuous drill-string geometry, which leads to a system of non-linear differential equations. Geometric nonlinearities includes the static effects of relevant axial forces of the problem. The model considers a continuous unbalance force approach not commonly used in the literature and lateral-torsional generalized impact forces. In the sequence, distinct damping models are presented for the drill-string lateral dynamics. Three damping ratio relations are explored, originating different proportional damping matrices. Later, uncertainties are introduced in the damping matrices with the random matrix theory, which adds global non-parametric uncertainties to the damping term. With this stochastic model, it is – to some extent – acknowledged that the complete nature of the dissipation forces in the process might be unknown and that a nonlinear dynamic with fluid-structure interaction may present non-proportional damping. A model order reduction technique is used, based on the most relevant modes, and numerical simulations are conducted in order to obtain the time-domain response in different drilling configurations. With these, maps detailing possible regimes are presented. The Monte Carlo Method is applied for numerical simulations of the stochastic models. Maps containing probabilities of events are then calculated. Finally, the impact of the proportional damping hypothesis is qualitatively evaluated.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectColuna de perfuraçãopt_BR
dc.subjectVibrações não linearespt_BR
dc.subjectMétodo do elemento finitopt_BR
dc.titleDrill-string model for coupled lateral-torsional vibrations with stochastic non-proportional dampingpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3790764218967940pt_BR
dc.contributor.referee1Savi, Marcelo Amorim-
dc.contributor.referee2Rade, Domingos Alves-
dc.description.resumoNesta dissertação, a dinâmica de uma de perfuração é analisada. A coluna de perfuração é uma estrutura semelhante a um rotor que perfura formações atá atingir o reservatório de petróleo. Esta estrutura é extremamente esbelta e está suscetível à diferentes fenômenos não-lineares. Inicialmente, um modelo é desenvolvido, onde o Método dos Elementos Finitos é utilizado para discretizar uma geometria contínua, levando a um sistema de equações diferenciais. As não-linearidades geométricas obtidas incluem o efeito estático de forças axiais do problema. Este modelo considera uma excentricidade contínua ao longo do seu eixo, não comumente aplicada em uma coluna de perfuração. Em adição, considera-se forças generalizadas no impacto, capazes de causar a torção da coluna. Em sequência, modelos de amortecimento proporcional distintos são apresentados para os graus de liberdade laterais. Nestes, três relações de amortecimento são exploradas. Depois, incertezas globais e não paramétricas são adicionadas aos modelos de amortecimento com a teoria de matrizes aleatórias. Assim, procura-se reconhecer as incertezas inerentes dos modelos, assim como atribuir uma não-proporcionalidade muitas vezes presente em modelos não-lineares com interações fluido-estrutura. Uma técnica de redução de ordem é aplicada e, em sequência, simulações numéricas são realizadas para se obter respostas no domínio do tempo. Com estes resultados, mapas contendo a dinâmica do modelo são criados. Por fim, o Método de Monte Carlo é usado nos modelos estocásticos para se gerar mapas contendo a probabilidade de ocorrência de fenômenos críticos.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânicapt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
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