通过Maxwell方程研究动态条件下三维驱动磁场的非线性分布,利用弱解式方程将Galfenol合金本征非线性模型与复合悬臂梁结构模型进行耦合,得到基于各向异性的悬臂梁磁机耦合非线性模型。模型仿真结果表明,磁感应强度最大的位置出现在靠近悬臂梁固定端的一侧,悬臂梁机械应变的分布结果与磁感应强度类似。分别利用非周期阶跃信号和周期正弦信号对复合悬臂梁进行试验研究。结果表明,所建立的三维非线性耦合模型可以较好地预测试验数据中的死区部分、线性区间以及饱和区间,由于柔性结构中存在的次谐波扰动,阶跃响应中试验曲线出现小幅波动现象,模型可以较好捕捉试验结果中出现的次谐波扰动特征。

本文在分析钻头-岩石互作用力的基础上,建立了考虑钻头钻柱纵向、横向和扭转相互耦合的系统非线性动力学模型,对具体钻头系统进行了仿真.仿真结果表明,由于钻头的扭转振动,使其顶部的扭矩发生变化,并有一定规律性,相对来说较为平缓,但有时有负扭矩出现.钻头在井底作无规律的横向振动,有可能导致钻头与井壁碰撞.