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摘要
针对煤矿井下碎软煤层定向钻进钻柱振动问题，运用有限元方法对钻柱的深度和扭振固有频率、纵振固有频率之间规律进行了研究。在定向钻进钻柱受力分析基础上，运用达朗伯原理列出定向钻进钻柱系统方程、纵振方程和扭振方程。根据碎软煤层定向钻探中实际工况，建立了钻柱动力学模型。运用Lanczos算法分别进行了500 m内不同长度的钻柱纵振、扭振的模态分析，提取了前10阶特征值。结果表明，钻柱纵振和扭振的同阶次固有频率随着钻柱长度的增加成指数式降低，不同钻柱长度处的频率间隔逐渐减小，同样钻柱长度处同阶次固有频率扭振相比纵振更低。研究结果对于碎软煤层定向钻柱随长度变化的规律和定向钻探施工有参考意义。
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