微分求积法分析水下输流管道的竖向动力特性

在复杂的海洋和河流环境条件下,水下输流管道的动力特性受到内外流体等耦合作用的影响,呈现与陆地管道不同的特点.尝试用微分求积法(DQM)来分析水下输流管道的竖向振动特性,综合考虑内流因素(包括流速、压强)和外流因素(包括流速、阻尼)以及轴向力对管跨段竖向振动的影响.计算分析了水下输流管道悬跨段的动力特性及允许跨长随内外流流速、轴向力、管内压强等的变化情况.结果表明,DQM用于水下管跨段的动力特性和疲劳分析、可靠性分析及设计是可行的.     

双参数地基上分布随从力作用下输流管道的稳定性

研究了Pasternak双参数地基模型基础上分布随从力作用下的两端固支输流管道的稳定性.建立了管道运动微分方程,并采用传递矩阵法对无量纲方程进行求解.通过研究双参数地基上输流管道的临界流速和复频率变化,分析了在四种不同地基刚度组合下,分布随从力、流速等对系统稳定性的影响.数值计算表明:地基刚度不变时,不同分布随从力和流速作用下系统的稳定性有很大的差别;在随从力和流速相同的情况下,地基刚度对系统稳定性有很大影响,且其中的剪切刚度比线性刚度的影响更加显著.     

考虑剪切变形时的输流管道动力特性分析

分析了考虑剪切变形时输流管道的动力特性和动力稳定性     

轴向载荷输流管道的稳定性分析

目的 分析轴向载荷对两端简支输流管道稳定性的影响。方法 采用递推格式的有限差分法。结果 得出了不同轴向载荷和不同质量比下的无量纲流速与无量纲频率的关系曲线。结论 轴向载荷对两端简支输流管道的稳定性有较为显的影响。     

P波作用下地下输流管道的动力响应分析

采用复变函数法研究了地下输流管道在平面P波作用下的动应力集中问题.建立了地下输流管道的流固耦联波函数,求解了地下输流管道在地震波作用下的波函数动力学方程.研究表明:流体作用对管道内的径向动应力集中分布的影响较大;无量纲的空间频率显示,在低频P波作用下,管内流体所产生的径向动应力集中沿管周呈均匀分布,当空间频率加大时,管道内流体震荡增强,影响了管道的应力分布形态;低频域下管道的环向动应力集中峰值点较多,随着入射波空间频率的增加,应力集中程度呈衰减趋势.     

端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

在端部随从力和黏弹性的共同作用下输流管道可能会表现出更加丰富的动力学特性,研究了端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性。管道黏弹性采用Kelvin模型,以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了流动流体和端部随从力共同作用下管道的运动微分方程,采用Galerkin法对其进行离散。利用特征值分析了端部随从力、黏弹性系数与质量比对系统失稳临界流速的影响。通过计算得到了不同参数下复频率实部、虚部随流速的变化曲线,分析了各参数对管道振动特性与稳定性的影响。结果表明：端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的失稳方式为颤振失稳;端部随从力的大小和方向对系统失稳临界流速有较大影响,增大端部随从力,系统发生失稳的临界流速会减小;增大管道黏弹性系数,系统发生失稳的临界流速会略微增加;增大质量比,系统发生失稳的临界流速也随之增大。     

微分求积法分析弹性支承输流管道的稳定性

微分求积法是一种用于求解边值/初值问题的有效方法,与其他数值方法相比,具有原理简单、计算量少、易于编程实现、精度令人满意等特点.将此算法推广到具有弹性支承输流管道的稳定性分析,通过算例的分析对比说明DQM用于分析流固耦合输流管道的动力特性具有独特的优点.在此基础上,研究了一般端部条件下输流管的稳定性问题,分析了弹性支承系数对管道稳定性的影响,得到了对输流管道的设计及可靠性分析具有工程参考价值的若干初步结论.     

悬臂输流单层碳纳米管的颤振失稳分析

基于非局部弹性理论及欧拉-伯努利梁模型,并考虑了碳纳米管材料的黏弹性以及小尺度效应,应用哈密顿原理建立了悬臂输流单层碳纳米管(SWCNT)的振动方程以及边界条件,借助微分变换法(DTM)对此高阶偏微分方程进行求解,通过数值计算研究了管内流体流速、小尺度参数、质量参数和黏弹性参数对悬臂输流单层碳纳米管动力学行为的影响。结果表明,小尺度参数的增加将会降低悬臂输流系统的稳定性,使系统更为柔软;悬臂输流系统颤振失稳临界流速的大小是由管道自流体中的吸入能、管道系统储存的弹性能以及管道黏弹性特性的振动耗散能三者共同决定的。     

水下输液管道动力特性研究

该文研究水下横向输液管道的动力特性，假定管道系统承受外界均匀流的作用，同时考虑管内流体流动的影响。建立了水下输液管道侧向振动的微分方程。采用Hermite插值函数和Galerkin法离散得其有限元标准形式。研究管内流动为恒定流时输液管道长度、内部流体流动速度对管道动力特性的影响及管内流动含有谐波挠动的情况下输液管道固有频率的变化。结果表明，在管内恒定流动的情况下。输液的自振频率随管道长度及管内流速的增加而降低，同时管内流动的谐波挠动对管道的自振频率也有影响。     

弹性地基上具有初始构型的输液管动力稳定性

解决了研究弹性地基上任意初始构型输液曲管稳定性的难点.在以弧长为参数的自然坐标系中建立了弹性地基上可伸长任意初始构型输液管道力学分析的数学模型,采用微分求积法(DQM)和分块矩阵的方法求解输液曲管的固有频率以及临界流速,研究了弹性地基和初始构型对输液管道动态特性的影响.结果表明,弹性地基将增大输液管道的临界流速,且输液直管初始构型微小的变化将引起其临界流速较大的变化.     

非线性约束粘弹性输液管的动力特性分析

应用增量谐波平衡法分析具有非线性弹性约束的Kelvin Voigt型粘弹性材质输液管的振动问题 ,着重研究了输液管的幅频特性以及流速、粘弹性系数和管液质量比等系统参数对其动力特性的影响 .结果显示输液管的振幅由于液体流速的作用将会产生较大的脉冲峰值     

增量谐波平衡法用于输液管的非线性振动分析

将增量谐波平衡法推广至分析输液管的非线性振动问题 ,研究了输液管的幅频曲线特性 .数值结果显示输液管由于流体的作用将产生振幅突变这一不稳定现象 ,并给出输液管的周期解 .同时还研究了流速和管液质量比对系统振动特性的影响     

一类输流管道模型的稳定性与分岔分析

研究了一类铰-铰结构输流管道在组合参数共振和内共振下的分岔行为.利用多尺度法得到模态方程、约化方程和特征方程.利用规范型理论,给出了系统在简单零特征根、一对纯虚特征根和一个负特征根情形下的规范型,并详细讨论了系统的分岔解及其稳定性,给出了系统稳定性条件.研究表明,系统存在静态分岔、初始Hopf分岔、第二类Hopf分岔及2维胎面等分岔解,并画出分岔转迁曲线图.     

Kelvin型粘弹性输液管临界流速的一种数值解法

采用DQM求解Kelvin-Voigt型粘弹性、具有弹性边界约束输液管的临界流速,研究了各系统参数（管液质量比、管材的粘弹性系数和弹性边界约束的刚度系数）对系统稳定性的影响。结果表明,这些参数对输液管的稳定性有较大的影响,可使输液管的临界流速显著降低。     

粘弹性输流管道混沌运动的多模态分析

讨论了两端固支输流管在其基础简谐运动激励下的稳定性及混沌运动·考虑管道变形的非线性因素 ,推导了管道的非线性运动方程 ,运用Melnikov方法确定了管道系统发生混沌运动的激励振幅临界值 ,同时还利用分岔图等数值模拟方法分别对单、双模态下系统的运动形态进行了研究 ,并将不同模态下的结果进行了比较·结果表明 ,高阶模态对单模态位移具有定量的补充 ,但不会改变系统动态行为的基本特性·     

具有弹性支承输流管路的流体诱发振动分析

利用微分变换法分析具有弹性支承的悬臂式输流管路的流体诱发振动问题.首先对振动微分方程无量纲化,其次采用微分变换法获得各阶微分的递推关系,进而求解得到不计流速时的前四阶固有频率及振型函数的通用表达式.在此基础上,计算并得到了计及流速时固有频率随流速和弹性系数的变化,同时研究了不同弹性系数及质量比下的临界流速及稳定性.通过对比和分析,证实了微分变换法具有较高的精度和实用性.微分变换法可作为设计管路支承形式的参考.     

正交异性输液管的振动与稳定性分析

采用DQM分析正交异性输液管的振动与稳定性问题,研究了材料的各向弹性模量比值、管的细长比、管液质量比和剪切系数对系统稳定性的影响。结果表明,这些参数对输液管的稳定性有较大的影响,使其临界流速降低,其中的一些现象与各向同性输液管有明显不同。     

两端支承式输流管路的强迫振动分析

研究水平放置的两端支承式输流管路的强迫振动问题,将欧拉-伯努利梁模型视为管路的简化力学模型.利用格林函数法对无量纲的强迫振动微分方程进行推导,得到一般支承形式管路的格林函数,并最终得到挠度的一般表达式.在此基础上研究一端固定、另一端弹性支承输流管路的振动响应,分别利用微分变换法和伽辽金法验证其正确性与准确性,并研究了集中载荷和分布载荷情况下的振动响应.利用该方法可以得到封闭的精确解,比其他数值方法具有较大的优势.