刘宇轩
专业名称：工程力学（强基计划）
指导教师：刘显波
毕业去向：本校工程力学专业直博
在校期间学术成果或科创实践成果：发表EI会议1篇（第一作者），SCI论文1篇（第二作者），2024年第45期本科生研究计划（PRP）优秀项目，力学领域“101计划”本科生论坛暨第一届“启航”学术节优秀口头报告
项目概述
本项目围绕超深井钻柱粘滑振动监测与井下状态反演问题，搭建钻柱动力学实验平台，发现了不同边界条件下钻头端响应受到转频调制。基于此，建立了引入时-空相位调制的低阶扭转动力学模型，并构建融合局部动力学约束的 TCN-GRU 反演模型，实现由地面端转速、扭矩信号对钻头端转速和扭矩响应的高精度重构。
项目创新点
首先，采用柔性聚氨酯材料模拟钻杆-钻铤结构，用于等效超深井钻柱长距离柔性传动与低扭转刚度的特点。其次，发现系统在钻头-岩层摩擦边界条件与空转边界条件下均受到转频的调制，并基于该现象建立引入时-空相位调制的两惯量扭转动力学模型，解释粘滑主频随转频同步变化的机理。最后，构建融合局部扭转动力学残差的 TCN-GRU 反演模型，在数据拟合基础上引入力学平衡约束，提高了由地面端信号反演钻头转速和扭矩响应的精度与物理一致性。
项目成果及应用前景
首先，采用柔性聚氨酯材料模拟钻杆-钻铤结构，用于等效超深井钻柱长距离柔性传动与低扭转刚度的特点。其次，发现系统在钻头-岩层摩擦边界条件与空转边界条件下均受到转频的调制，并基于该现象建立引入时-空相位调制的两惯量扭转动力学模型，解释粘滑主频随转频同步变化的机理。最后，构建融合局部扭转动力学残差的 TCN-GRU 反演模型，在数据拟合基础上引入力学平衡约束，提高了由地面端信号反演钻头转速和扭矩响应的精度与物理一致性。
