充液管道与支撑系统的耦合振动分析

充液管道与其支撑结构之间的耦合,使系统的振动分析复杂化。基于有限元方法,将充液管道和支撑结构分别建模,再通过管道与支撑的固结点将两个系统耦合,推导得到耦合系统的运动方程,分析充液管道与支撑系统的耦合振动特性。分析结果表明:固液耦合作用使管道与液体模态频率减小,同时,耦合效应对系统的高阶振型影响明显;支撑结构与充液管系存在较强的耦合振动模态,在工程应用中应避免此类振动的发生。     

含横向导支端Euler-Bernoulli梁弯曲振动的固有特性分析

分析了起重机抗倾覆稳定性动态设计过程中,将起重机结构抽象成具有横向导支端的Euler-Bernoulli梁结构的必要性,计算并研究了此类梁在简单边界条件——两端导支(S-S)、导支-自由(S-F)、导支-简支(S-SS)和导支-固支(SC)下的弯曲振动固有频率和振型函数。用数值算法计算发现:一端导支另一端自由或导支横梁存在横向刚体模态;一端导支一端自由或导支及一端导支一端简支或固定的两种横梁的振动特性十分相似;导支端将引起振型函数凹凸性的变化。最后,对近工况复杂导支-弹性支撑与约束下的横梁模态参数进行了求解。     

一端固定一端简支输流管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理,建立了一端固定、一端简支输液管道的流固耦合振动控制方程,采用直接解法解出了管道自由振动的固有频率、临界压力和临界流速的表达式。对某采油树管道进行了流固耦合振动计算,分析了流体的流速和压力对管道固有频率的影响,得到了固有频率、临界压力和临界流速与管道长度、流体压力和流速之间的关系曲线。     

流固耦合效应对输液管道的振动影响研究

压力管道系统中存在流体和结构之间的耦合振动。在考虑流固耦合效应的情况下,应用ADINA中流固耦合分析求解器ADINA-FSI,建立了输液管道的直管有限元模型,介绍了管壁模型和流体模型的建模过程以及流固耦合计算过程、压力突变和约束的施加以及模型参数选择等。依据仿真结果,分析了压力突变、管道模型和简支等因素对管道振动的影响。有压流动对管道横向和轴向振动的影响受到支承条件的影响,固支数量的增多有助于消减压力突变等因素引起的管道振动,管道及流体参数的合理选取等也对振动有重要影响。     

流固耦合对油气井管柱振动特性的影响分析

以油气井管柱为例,分析了流固耦合作用对管柱振动特性的影响。首先建立了有无流固耦合管柱振动方程,阐述了考虑流固耦合对管柱振动特性分析的重要性。再应用ANSYS Workbench软件建立有无流固耦合管柱三维有限元模型,运用Modal分析模块分析了空管柱、气固耦合管柱、液固耦合管柱三种情况下管柱的固有频率与振型等振动特性。与无流固耦合管柱振动特性对比表明:考虑流固耦合作用时管柱固有频率小于无流固耦合时空管柱的固有频率;与气固耦合相比较,液固耦合时管柱固有频率降低量更大,高达13%;管柱固有频率基本随阶数呈平方关系增长;管柱各阶固有频率均随管柱长度的增加而非线性下降;流固耦合作用对管柱的振型几乎没有影响。流固耦合作用影响管柱的固有频率,尤其是内部流体密度很大时,这种影响更不能忽略。考虑流固耦合作用下管柱振动特性的分析为管柱动力学分析提供了依据,也可为避免结构的共振提供参考。     

基于ANSYS海底管道振动特性分析

基于ANSYS对具有内外流场的海底管道和管道支撑结构进行了有限元分析。使用ANSYS Acoustic Extension分析模块对管道进行内外流场的影响分析,得出流场的存在会降低管道的固有频率,同时还会减小管道的振动变形。并进一步分析管道支撑结构对管道振动特性的影响,发现管道支撑结构会使管道系统的固有频率降低。     

两端简支输液管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理推导出流固耦合自由振动变分方程，采用直接解法求解自由振动的固有频率、临界流速和临界压力的解析解表达式。讨论了流速、压力和简支长度的变化对管道固有频率的影响，分析了简支长度和压力的变化对临界流速的影响。     

U型双金属复合翅片换热管振动模态分析

双金属复合翅片管是国内外广泛使用的一种新型换热元件。为了对U型双金属复合翅片换热管的流体诱导振动破坏进行预测和控制,需要对其振动模态进行准确分析。采用锤击法和有限元法对U型钢-铝双金属复合翅片管的面内、面外振动模态进行了实验测试和数值模拟,并分析了U型管圆弧弯管半径R对其固有频率的影响特性。在自由支撑条件下,U型钢-铝双金属复合翅片管固有频率的有限元分析值与实测值相比,前18阶频率的最大误差为7.3%。在固支-简支条件下,U型钢-铝双金属翅片管的各阶固有频率均随着圆弧弯管半径R的增大而减小。     

温度对两端固支管道振动特性影响分析

采用三种有限元模型和实验的方法分析了两端固支管道各阶固有频率,选择其中一个较好有限元模型.利用该模型计算了管道在高温下的振动特性.提出了管道设计过程中不仅要在常温下进行振动特性分析,而且更应该注意对管道在工作温度下的振动特性分析,最终为管道系统的安全性和设计提供了理论依据.     

考虑剪切影响的直管科氏流量计固液耦合振动分析

基于Hamilton原理,使用有限元法推导了考虑剪切变形的直管科氏流量计的固液耦合振动方程.利用ANSYS有限元软件的Matrix27自定义单元实现了不同约束条件的直管流量计测量管的固有频率及临界流速的分析,并讨论了两种不同液体对管道固有频率的影响.计算结果及分析结论对直管科式流量计的设计与选型具有指导作用.     

输液管道流固耦合有限元分析

输液管道问题普遍存在于工程实践中,对管道的振动进行计算分析时,需要考虑输送液体与管道的相互作用。文中使用有限元软件ANSYS和流体动力学软件CFX,建立输液管道三维模型,通过两个软件之间的数据交换,进行流固耦合分析。分析斜坡流速冲击下的输液管道的振动特性,并计算半正弦波脉冲下的振动响应。计算管道的前十阶固有频率,发现当脉冲频率接近管道固有频率时会产生拍振现象。     

基于ANSYS/Workbench举升油缸液压管的流固耦合分析

采用计算流体动力学方法,分析了高压油对液压管道的应力和固有频率的影响。以液压系统的一段长液压管道为研究对象,通过流固耦合对液压管道进行了静应力强度分析,并且在有流固耦合作用的管道和无流固耦合作用的管道两种情况下进行了模态分析。研究结果表明,在不同的位置固定管道有不同的最大等效应力值,其出现的位置也有所不同,为履带式沙滩清洁车的管道设计及固定方法提供了可靠的依据;其模态分析结果也为管道振动的控制提供了重要的动力学依据。     

冲击气流作用下放空管道流固耦合动力学分析

为了解决某装气站放空管线排气放空时引起的管路振动问题,建立流固耦合三维动力有限元模型,采用瞬态时间历程分析方法对放空管道进行冲击气流下管道动力响应仿真分析。其中管道内流体分别选择氮气和液化气,建立现有管道流固耦合三维动力有限元模型;进行2种流体介质下管道结构动力响应对比。通过研究管道在冲击气流作用下的振动机理和振动特性,从管道结构入手提出了该放空管道振动控制的措施,给出了减振方案。建立减振方案中管道的流固耦合动力有限元模型,进行仿真分析并与原方案计算结果进行了对比,发现管道系统的振动得到大幅度的降低,验证了所提出的减振方案可以对管道振动进行合理有效的控制,确保了管道振动幅度在安全裕度内。     

基于Marc的风力发电机主轴动力学特性研究

本文根据振动理论建立了某型风力发电机主轴的振动方程。针对轴承弹性支撑对主轴固有频率影响的问题,建立了两种有限元模型,运用Marc有限元软件进行模态分析,并对计算结果做了对比。通过对比得出,考虑轴承弹性支撑方案计算出来的各阶固有频率值均有降低,说明轴承的弹性支撑对主轴固有频率有着较大的影响。这为以后进行进一步动力学研究提供了依据。     

基于ANSYS/Workbench流固耦合输液波纹管的模态分析

以折弯式波纹管为例,分析了流固耦合对输液管道动力学特性的影响。首先应用Pro/E和ANSYS Workbench对结构形状复杂的波纹管道进行了几何建模,通过Pro/E和ANSYS软件的无缝连接功能,在ANSYS中可以得到无损坏的波纹管模型。再利用ANSYS ICEM网格划分技术对流体和波纹管道进行六面体网格划分,得到高精度的有限元模型。最后数值分析了流固耦合作用对波纹管固有频率的影响,比较空管道、有流固耦合作用的管道、无流固耦合作用的管道三种情况下的模态,为管道振动的控制提供了重要的动力学依据。     

两端固支输流管道流固耦合振动的稳定性分析

根据Hamilton变分原理,建立了两端固支管道流固耦合振动的控制方程,用幂级数近似管道的振型函数,求得了方程的解析解,推导了管道固有频率、临界流速、临界压力的计算方法。最后,应用本文推导的计算方法,对一段典型飞机发动机输油管道进行了计算分析,研究了前两阶固有频率,临界流速、临界压力与流体压力、流速、管道固支长度之间的关系。     

输气管道气固耦合振动特性分析

针对管道振动情况的研究,提出考虑气体压力脉动与管道耦合作用下的管道振动特性分析的计算模型与计算方法。根据管道结构建立了具有异径管活塞式压缩机的输气管道模型,在该模型的基础上,结合管道结构参数,建立管道系统气柱固有频率、气体压力脉动、激振力的计算方法,通过这些计算方法得出气柱固有频率、气体压力脉动与模态阶次之间的关系,以及异径管处的激振力与宽径比之间的关系;得出在激振力作用下,管道振动位移、速度的变化情况。将计算结果与现场测试值进行对比,发现计算值与测试值基本吻合,验证了计算模型与方法的正确性。研究结果表明:在异径管、弯管、汇流管等处,将压力脉动与管道的耦合作用考虑进管道振动研究分析中,更能真实地反映输气管道的振动特性,对提高管道寿命、减少管道振动具有重要的参考价值。     

航空发动机外部管路振动模态试验研究

为分析不平衡振动对航空发动机外部管路结构影响,构建管路的真实与简化模型,通过双应变片传感器测试管路振动模态试验方法研究两端固支长薄壁管路的振动特征,并对管路模型有限元仿真计算比较。结果表明:简化与真实模型的试验结果基本一致;两种模型主振型均为1弯、2弯、3弯;两种模型固有频率除第1阶管路两端不能完全固支约束差异大外,后2阶在10%误差内;试验结果与仿真结果保持一致。振动模态试验方法对材料参数不全构件振动特征分析,助于管路结构优化与特征精确预测。     

两端固支梁振动能量收集器的结构设计及优化

为优化压电振动能量收集器的结构,设计了两端固支梁型压电振动能量收集器,建立两端固支梁结构的集中载荷力学模型,确定梁的变形情况,对比两端固支梁和悬臂梁结构的固有频率和最大应力,得出影响两端固支梁结构优化的因素(固有频率f_2增大,最大应力σ_2减小);通过绘制两种结构关于长度比L_p和质量比M_p的等应力和等频率曲线,确定同时满足减小f_2和增大σ_2的区域,并利用ANSYS仿真验证了所推导公式的正确性,实现了两端固支梁结构的优化。     

TBM液压管道防共振结构设计流程

针对TBM掘进过程中液压管道在强振动环境下发生共振,导致管道振动加剧的问题,建立了基础振动下两端固支输流管道流固耦合数学模型,运用Galerkin方法和Matlab工具对其进行了求解,且对其结果进行了实验验证,得到了管道发生共振的临界固支间距,并分析了基础振动和结构参数对临界固支间距的影响,进而制定了避免管道发生共振的结构设计流程。结果表明:管道发生共振的临界固支间距随基础振动频率的增大而减小;管道内径每增加5 mm,临界固支间距的上界增大0.26 m;管道厚度为3 mm时,厚度每增加1 mm,上界增大2.87%。