弹性支承输流管道的动力学特性

研究两端弹性支承输流管道横向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到其模态函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、流体压强和管截面轴向压力的增加而下降;静态失稳临界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升。     

两端支承输流管道的稳定性和临界流速分析

推导两端支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式。利用频率方程讨论两端扭转弹簧刚度变化对梁的前两阶弯曲振动特征值的影响。以两端支承梁的振型函数为假设振型导出两端支承输流管道在定常流作用下临界速度的解析表达式,为今后分析这类系统的动态响应提供理论依据。利用临界流速公式系统地分析和讨论扭转刚度、重力系数和轴向预紧力对管道临界流速的影响特性。研究结果表明,量纲一扭转弹簧刚度在0到50区间内变化时对临界流速的影响较大,但大于50时影响明显减弱。当重力系数和轴向预紧力增大时,临界流速也随着增大。一般而言,两端扭转弹簧刚度越大也会增大相应的临界流速值。     

弹性地基上输送振荡流粘弹性管道的动力稳定性

基于线粘弹性理论,建立了弹性地基上输送振荡流粘弹性管道的运动微分方程,采用Galerkin法和解初值问题的Runge-Kutta法对含有周期系数的偏微分方程进行了求解。根据Floquet理论,研究了材料的量纲一延滞时间、量纲一流速以及量纲一刚度比对输送振荡流Kelvin-Voigt粘弹性管道动力不稳定区域的影响,给出了在这些参数变化时,频率比与激励参数平面上管道的动力稳定性区域和不稳定区域。     

一端固定具有中间支承输流管道临界流速及稳定性分析

将微分求积法应用到5个边界条件下一端固定具有中间简支支承输流管道的横向振动问题研究中.基于输流管道的运动微分方程及边界条件,采用微分求积法进行离散化,获得由输流管道动力方程组及边界条件合成的矩阵表达形式.求解管道在不同中间支承位置处失稳时的临界流速.分析管道的失稳形式并发现在管道上存在一个特殊的位置ξl,逐渐增大流体流速到失稳临界值,当中间支承位置ξb<ξl时,管道先发生颤振失稳,而当中间支承位置ξb>ξl时,管道先发生发散失稳.研究发现输流管道的这个特殊位置随着管道材料与流体质量比的变化而不同,质量比越大,特殊位置ξl越靠近固定端.最后,讨论输流管道的质量比及轴向预紧力对发散、颤振失稳临界流速的影响.     

弹性支承滑动轴承系统的线性油膜稳定性研究

本文建立了同时考虑支承阻尼和转子外阻尼在内的弹性支承滑动轴承系统模型。通过对该模型的油膜稳定性计算,确定了第一和第二稳定性界限并划分了稳定区,从而证实了弹性支承滑动轴承系统上稳定区的存在;由此,提出一种解决滑动轴承油膜失稳的新方法,使轴承在上稳定区工作,并讨论了扩大上稳定区的具体措施。最后,文章通过应用实例说明了新方法的有效性。     

具有弹性支承输流管路的振动分析

为研究截面内流速不均以及弹性支承对输流管路振动问题的影响,利用伽辽金法对考虑了流动模型修正因子的具有弹性支承的两端固定式输流管路的振动微分方程进行了推导,得到了一般形式下输流管路强迫振动稳态响应的表达式。结果发现:流动形式为层流时管路的固有频率和临界流速均小于理想流动模型(平推流模型)的值;前者的发散临界流速比后者小约13.4%,与理论结果一致;固有频率随弹簧安置位置的增加而呈现振荡的变化,但始终大于无弹性支承时的值。该方法可作为设计支承形式的基础,可以推广用来研究其他类型管路的振动问题,并为设计人员提供精确的计算结果。     

点弹性支承粘弹性杆的动力稳定性

利用Lagrange方程推导了在轴向周期压载作用下点弹性支承粘弹性杆的运动微分方程,并由动力稳定理论给出了杆的临界频率方程和动力不稳定边界。计算结果表明,对Kelvin模型粘弹性杆来说,粘性系数与点弹性支承处的弹簧刚度对杆的动力稳定性有显著影响,但当粘性系数小于某个量级时,可将该粘弹性杆的动力稳定性问题按弹性杆处理。     

长输管道竖向弹性敷设组合变形研究

文中提供了埋地管道弹性敷设自重作用下的变形和自重与内压共同作用下的变形及受力情况,并利用有限元软件ANSYS分析管道爬坡的垂直敷设分析自重与内压组合受力的变形及其应力,为管道弹性敷设提供参考。     

减压阀（站）在消除长输管道不满流中的应用

大落差线路存在剩余能量是产生不满流的根本原因，它可能引发水击、振动，气蚀，产生气液混合物以及增大多种液体顺序输送时的混输量等一系列问题，设置减压阀（站）可有效地消除大落差线路的不满流，是一种合理的处置技术。     

Winkler地基上输流管道的临界流速分析

应用Galerkin法和复模态法研究Winkler弹性地基上两端铰支输流管道的临界流速问题。将系统偏微分控制方程进行Galerkin离散后,根据系统静态失稳条件求得临界流速,并利用复模态法对偏微分控制方程直接求解加以验证。结果表明:较低阶Galerkin法只适用于弱刚性地基情况,而当地基刚性比较强时,采用较高阶Galerkin法才能得到精确的结果。研究同时发现,临界流速只与地基刚度及管道轴向预紧力有关,而管道黏弹性系数及质量比等参数不会影响临界流速。     

非守恒粘弹性输流管道系统的动力分析

从线粘弹性微分型本构方程的一般表达式出发，建立了粘弹性输流管道的Hamilton原理，并据此推导出粘弹性输流管道的固-液耦合振动微分方程。用归一化幂级数法具体地计算了非守恒Maxwell模型粘弹性悬臂管道系统的颤振临界流速和临界自振频率，给出了第一、二、三阶模态的复频率曲线(Argand 图)，并对该管道的动力特性和稳定性进行了讨论。计算结果表明，松弛时间对粘弹性悬臂管道的动力稳定性有着显著的影响。     

悬臂输送管道流-固耦合动力学系统的直接解法

根据变分原理导出了输送管道(流—固耦合问题)自由振动的变分方程,采用直接解法求出了输送管道自由振动的固有频率和极限流速。     

椭圆轴承-转子系统非线性运动及稳定性分析

运行中的轴承—转子系统,由于油膜出现气穴,存在破裂区域,此时Reynolds方程的变分形式已不能满足。基于变分约束原理,按照油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时形成修正的Reynolds方程变分形式的有限元方程及其扰动方程,在不增加计算量的情况下,同时求得了非线性油膜力及其Jacobian矩阵,并且使其具有相互协调一致的精度。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合给出了一种轴承—转子系统Hopf分岔点所对应线性失稳转速及轴承动力学系数的计算方法。将时间尺度引入PNF(Poincare-Newton-Floquetl方法求得了系统Hopf分岔极限环解及其涡动周期,判断了该解的稳定性。基于PNF法及将延续算法和PNF法相结合的轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡周期响应,结合Floquet理论分析了非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。运用Lyapunov指数分析了系统响应的混沌现象。数值结果展现了系统响应具有丰富复杂的周期、拟周期、多解共存、跳跃和混沌等非线性现象。     

用直接法求解半圆形输液曲管的极限流速

根据D.Alembert原理导出了半圆形输液曲管弯曲-扭转-流体耦合问题的自由振动方程。对这类方程解耦而单独求出弯曲、扭转的解析解非常困难,于是介绍了一种近似计算方法--直接法。采用直接法,首先选取满足自然边界条件但不一定满足方程的试函数作为方程的近似解,并使误差在整个空间上加权累积为零,这可解释为广义力在虚位移上所做的虚功之和为零(平衡方程的弱积分)。而后求出了系统固有频率的近似解析公式,同时也得到了极限流速的近似解析公式。通过算例,分析了曲管中流体流速对系统固有频率的影响,得出了更为精确的结果。     

考虑边界条件的弹性长方体封闭结构腔辐射声场分析

在弹性板边界施加假想的弹簧系统模拟板的不同边界条件,利用汉密尔顿函数和瑞利-李兹方法,建立由2块四边弹性支承的弹性板及4块刚性板构成的封闭矩形腔外的辐射声场模型,推导腔体外辐射声场的解析解.该模型考虑两弹性板之间以及弹性板与腔体内声场之间的耦合.算例表明,低频段时两弹性板之间为弱耦合,辐射声场主要由受到外激励的结构所决定;支承板的线弹簧的刚度变化对辐射声场的影响较旋转弹簧大.同时,运用有限元法计算腔体内的声模态和弹性板的振动模态及其耦合系数,结合边界元法计算出腔体外的声压响应,并将此数值仿真结果与前面导出的解析结果进行比较,理论推导的正确性得到验证.     

基于三类单胞模型的开、闭孔泡沫材料弹性性能的有限元分析

在对发泡过程进行假设的基础上,根据泡沫材料微结构的特点,建立开孔和闭孔泡沫材料的简单立方、面心立方和体心立方单胞模型,导出相对密度和胞体结构参数的定量关系.由这三类单胞模型描述的泡沫材料均具有周期性的特点,且单胞还具有结构对称性.文中利用有限元方法,在适当的边界条件下计算整个密度范围内泡沫材料的弹性模量和泊松比,数值拟合模量计算公式.通过与已有的实验资料和理论预测结果的比较,说明有限元数值计算的有效性.     

含间隙弹性机构动态特性分析

在含间隙刚性连杆机构动力学分析的基础上,建立了含间隙弹性连杆机构动力学模型,计入刚弹耦合作用及间隙对杆件弹性变形的影响,利用该方法对一弹性四连杆机构进行动力分析,采用较为简洁的迭代求解方法,通过算例讨论了几类机构的副反力,杆件变形的情况,计算结果表明,该方法是正确可行的。