两端固定输流管道的稳定性和参数共振

研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。用平均法导出了管道失稳判据和三种参数共振区域的边界曲线方程，讨论了系统参数对失稳区域的影响。用数值方法给出了各种参数共振的响应曲线，分析了其存在区域以及响应频率与脉动流频率之间的关系。研究结果表明，组合共振区域内可发生拟周期运动和组合周期运动；组合共振曲线能延伸到第二振型次谐波共振区域；第一振型次谐波共振曲线能覆盖整个组合共振区域，而且能延伸到第二振型次谐波共振区域。因此，此系统存在同一个脉动频率与多种运动相对应的参数区域。     

干摩擦阻尼叶片多谐波激振下的共振响应

研究了汽轮机干摩擦阻尼器叶片在多谐波(第一、二阶低频和第一阶高频)激励作用下的振动。用平均法求出系统低阶谐波共振的稳态响应方程;分析了阻尼器参数与响应之间的关系,特别是初压力对抑制叶片共振振动的效果。所得结论对工程应用有一定指导意义。     

分数阶van der Pol振子的超谐与亚谐联合共振

基于平均法研究了分数阶van der Pol振子3次超谐与1/3次亚谐联合共振时的动力学特性。得到了系统的一阶近似解析解,提出了超、亚谐联合共振时等效线性阻尼和等效线性刚度的概念。建立了联合共振定常解幅频曲线的解析表达式,又结合变分方程进行线性化处理,推导出分数阶van der Pol振子在联合共振时的周期解稳定性判断准则。通过与单一谐波下超谐共振、亚谐共振的对比,发现在不同基本参数下该系统可分别表现出单谐波超谐共振、单谐波亚谐共振以及两者共存时的特征现象。研究表明,分数阶微分项参数通过等效线性阻尼和等效线性刚度的形式对系统的响应幅值、共振频率、定常解稳定性、周期解数量、共振区域、曲线拓扑结构及跳跃现象等复杂动力学特性均产生重要影响。     

两端简支输流管道共振可靠度分析

采用基于Galerkin的加权残数法分析输流管道,利用 阶Galerkin截断建立试函数,推导出消除残数方程,得到输流管道的前 阶固有频率,并分析流速对固有频率的影响。建立输流管道共振可靠度的功能函数,利用点估计法计算功能函数的前四阶矩,采用修正Edgeworth级数法求得输流管道的共振可靠度,并讨论了流速对管道共振可靠度的影响。研究结果对于输流管道的防共振设计和共振可靠性评估具有参考价值。     

两端固定输流管道参数共振的实验研究

用实验方法研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。所设计的实验系统合理有效,基本符合进行参数共振实验的设计目的。对三种合成管道在几个不同的平均流速和脉动流作用下做了多次重复实验获得了第一振型1/2次谐波参数共振相关实验数据,实验结果与理论结果在定性上一致。本文还对可能引起定量误差的原因做了较详细的分析。通过实验观察,得到以下结论：（1）当平均流速达到一定值时,两端固定管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一振型1/2次谐波参数共振。脉动流振幅越大,发生参数共振的频率范围也越大。当脉动流振幅小于一定值时,不再发生参数共振。（2）平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小。平均流速大小对于能否出现1/2次谐波参数共振、共振区域大小、形状以及位置都有很重要的影响。在其它条件一定的情况下,低频脉动时平均流速越大管道越容易失稳。以上观察到的现象与理论分析中得到的结果是一致的。     

弹性地基上输流管道的静态和动态稳定性研究

研究了Pasternak双参数弹性地基上两端固定输流管道的静态和动态稳定性问题。利用复模态方法计算了系统的固有频率和临界流速,并应用平均法得到了脉动内流作用时管道的前两阶主参数共振和组合共振区域,讨论了地基的线性刚度、剪切刚度及一些管道参数对系统稳定性的影响。结果表明:改变两个地基刚度均可以影响系统的静态和动态稳定性,但剪切刚度的作用更显著,不能忽略;同时管道预紧力、流体介质与管道质量比、粘弹性系数和管内介质平均流速等管道参数也会对系统的稳定性产生一定的影响。     

广义分数阶van der Pol-Duffing振子的动力学响应与隔振效果研究

用平均法研究了含分数阶导数项的van der Pol-Duffing振子的动力学行为和力传递率.得到了主共振时振子的一阶解析解、定常解幅频曲线和相频曲线的解析表达式,进一步通过与数值解作对比,验证了解析解的正确性,分析了不同参数对幅频曲线和力传递率的影响.结果 表明:解析解与数值解吻合良好;在无量纲情况下,共振区分数阶...     

Winkler地基上黏弹性输流管的参数共振稳定性

本文研究了黏弹性输流管在Winkler地基上的横向振动。管道的黏弹性材料用Kelvin本构关系描述,在两端铰支边界条件下,对系统的控制方程应用直接多尺度法建立相应的可解性条件,得到了系统次谐波共振和组合共振的稳定性边界条件,考察了系统的各种参数如阻尼、脉动流速、质量比、弹性地基对稳定性边界条件的影响。     

弹性地基上输流管道主参数共振的主动振动控制

研究了弹性地基上输送脉动流管道主参数共振的主动振动控制问题。在管道上、下两侧对称的粘贴一对陶瓷压电片,利用压电效应使压电片对管道施加控制力矩。对运动微分方程中由控制力矩产生的Dirac Delta函数对轴向坐标的一阶导数,利用Fourier级数进行展开,再采用微分求积法对控制微分方程和边界条件进行离散化处理,得到了时变系统的状态方程。以管道的横向振动变形和输入控制能量之和达到最小的最优控制原则,对简支输流脉动流管道的时变系统受控前后某些点的挠度响应进行了数值仿真。数值计算结果表明,采用的最优控制方案能有效地控制输送脉动流管道的主参数共振问题。     

非线性隔振系统的运动响应和传递率

本文采用非线性隔振系统新的传递率定义,应用增量谐波平衡法(IHB法)研究非线性隔振系统的运动响应,并讨论了谐波项数在一阶振幅、传递力、惯性力等方面的影响,从而得出含一个基波项的解的适用范围。