地震载荷作用下液化土中输流管道动态响应研究

将地震载荷作用下的液化区埋土管道模拟成受到液化土弹性力作用下的直梁模型,将管道两端约束等效化为两端弹性支承,考虑管-土间的相互作用和管内流体与管道之间的流固耦合作用,采用梁模型一般振型函数实施模态叠加法对液化区埋地管道进行地震响应的动态分析,探讨了管道、流体和液化土参数对管道上浮反应的影响。数值仿真结果表明:埋土管道在地震作用下砂土液化时的上浮位移,随液化区管道长度、管外径、管内流体流速、液化砂土的密度和管截面受到的轴向压应力的增大而增大,随管内输送流体的密度、液化土的相对弹性系数、管材的粘弹性系数和管截面受到的轴向拉应力的增大而减小,地震加速度幅值对管道上浮位移的影响相对较小。     

水下悬跨管道动力响应分析

水下悬跨输流管道在内外流作用下引起涡流振动和波激振动,对于地震较频繁地区,还将受到地震位移和加速度及地震引起的动水压力的作用,确保水下悬跨管道在各种冲击截荷作用下的安全,是管道可靠性设计及安全运行评估的重要内容。以水下管道悬跨段为研究对象,考虑内外流体与管道间的流固耦合作用,将管跨处理成等截面的直梁模型,两端入土端的约束等效为弹性支承,采用模态叠加法对其进行动态响应研究,通过算例分析了涡激频率、地震频率和管外流速对管跨振动响应特性的影响。从计算结果看出,跨长、管径对冲击的动态响应有着重要影响。本文分析方法对水下管跨的动态设计和可靠性分析评估具有参考价值。     

混杂边界轴向运动Timoshenko梁固有频率数值解

运用微分求积方法求解两端带有扭转弹簧且弹簧系数均可任意变化的非对称下的轴向运动Timoshenko梁的固有频率。以权系数修改法处理轴向运动Timoshenko梁的混杂边界。研究系统的前两阶固有频率随轴向速度、刚度系数以及弹簧弹性系数变化的情况,并将数值计算结果与半解析半数值的研究结果进行比较,结果表明,数值计算结果与半解析半数值结果基本吻合。     

轴压作用下自由-自由运动梁振动特性研究

针对轴向压力作用下的两端自由运动梁的振动问题,根据Timoshenko梁理论和Hamilton原理建立了梁的横向振动控制方程,通过解析法和微分求积法(DQM)求解了梁的振动特性,分析了轴向压力和运动效应以及轴向力导数和运动加速度对梁固有特性的影响,并对临界载荷、临界速度等的影响因素进行了比较研究。结果表明:轴向压力和运动效应都使得固有频率降低,压力和运动速度的特定组合会导致超临界现象和耦合模态颤振的出现;压力导数和加速度效应都会使得梁的基础频率产生不稳定性;梁的临界载荷随着运动速度增大而变小,临界速度随轴向压力增大而降低。     

弹性支承输流管道固有频率计算

本文建立了两端弹性支承输流管模型,导出该模型管道随内流体流速变化的固有振动特性方程,并对上游铰支加扭簧支承,下游铰支的模型进行了计算和实验,计算结果和实验数据吻合较好.结果表明,输流管各阶固有频率随内定常流的流速增加而降低。     

冷箱U型和Z型集管流体分布特性数值模拟

针对大型冷箱的U型和Z型集管内流体分布特性进行数值模拟研究.依据集管内压力分布规律性,探讨了不同雷诺数Re与结构因素对其内流体分布的实际影响;采用多孔介质模型分析给出了板翅式换热器对集管内流体分布的影响作用;最后对大型冷箱集管布置提出了流体均配优化方案.研究表明,U型集管内流体分配优于Z型集管;随着Re增加,U型集管流体分布趋于均匀而Z型集管变得不均匀;随着支管阻力增加所致的集管压降增加能使集管内流体分布趋于均匀;支管长度增加或支管管径减小,可使集管内流体分布趋于均匀,但会导致较大额外压降.依据以上结论提出的大型冷箱集管优化方案可在较大改善实际流体分布同时有效降低集管压降.     

横纹管强化传热机理的数值分析

通过对横纹管内流体速度及压力损失进行数值模拟,分析横纹管内流体的速度、压力分布情况和管内速度模量分布、径向速度分布及湍流强度分布,探讨横纹管强化传热的机理.横纹管由于其特有的结构,产生了径向的扰动和轴向旋涡,使传热能力大大增强.     

基于DQM的曲梁平面外固有振动特性及参数分析

基于DQM(DifferentialQuadratureMethod,微分求积法),对曲线梁的频率方程和边界条件进行离散,通过采用不等分网点划分和替换法边界处理,求解了单跨圆形曲线梁和单跨回旋缓和曲线梁的平面外固有振动特性,并将结果与精确解进行对比,验证了微分求积法的高效性,讨论了网点数对求解精度的影响。在此基础上,研究了弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束形式等因素对曲线梁振动频率的影响,分析对比了圆形和回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律。研究表明,采用微分求积法可以方便、高效地求解曲线梁的固有动力特性;弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束条件对曲线梁振动频率有着较为显著的影响,随着边界约束的减少,两种形式曲线梁的基本频率均随之减小,对于多数约束情况,两种形式曲线梁振动特性的参数影响规律相类似,唯有一种悬臂形式下的回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律表现出与其他约束情况下相反的规律。     

GDQR求解弹性地基上输流管道的稳定性

用广义微分求积法（GDQR）研究了弹性地基上输流管道的稳定性问题。基于输流管道运动微分方程及边界条件,采用GDQR进行离散化,获得由动力方程组及边界条件合成的特征值矩阵方程。通过对相应特征值方程的具体分析,计算了左端固定、右端弹性支承下输流管道的发散失稳流速和颤振失稳流速,研究了临界失稳流速和稳定区域随两端支撑弹簧刚度、扭转弹簧刚度的变化情况,分析了质量比、双参数模型地基反力系数和剪切模量对输流管道稳定区域图的影响,得到了一些有益的结论。研究结论对于工程实践有一定的指导意义。     

基于DQ原理的结构弹塑性地震反应分析

微分求积法(DQ法)是一种高精度,高计算效率的微分方程数值求解方法。该文采用微分求积法进行了结构弹塑性地震反应分析。针对结构弹塑性地震反应分析的特点,对于采样周期内地震加速度记录的增量分布做了线性假定,采用了一种新型的不等距的时间网格并在新的网格上实施DQ算法。对于拐点的处理则提出了一种简单的迂回处理方法,可以方便地利用现有研究成果来完成DQ方案中拐点的处理。数值算例的结果表明:采用微分求积法求解结构弹塑性地震反应可以达到较高的计算精度并且可以从两个方面提高计算效率。