分析两端扭转弹簧约束下简支输流管道的动力特性

研究了两端受扭转弹簧约束的简支输流管道的固有频率特性和静态失稳临界流速.根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由端部支承和约束边界条件得到了其模态函数的一般表达式.根据动力方程的特征方程,具体分析了约束弹性刚度、流体压强、流速和管截面轴向力等参数对管道固有频率特性和静态失稳临界流速的影响.数值分析表明,约束弹性刚度的增大使管道的固有频率和失稳临界流速明显提高;流体流速、压强和管截面受到的轴向压力的增加使管道的固有频率和失稳临界流速降低.当管道的固有频率和失稳临界流速较低时,可以通过增加端部约束的方法来提高.     

跃迁系数对旋转Timoshenko梁弯曲振动的影响

在不同梁模型中,轴向力对剪切力的贡献不同,该特性可以使用跃迁系数进行描述.本文讨论了当旋转导致轴向离心力存在时,其跃迁系数对Timoshenko梁弯曲振动的影响.首先推导了含跃迁系数的旋转Timoshenko梁弯曲振动微分方程.然后使用微分变换法(DTM)对弯曲振动微分方程进行求解,得到了系统的固有频率和振型.最后分析了跃迁系数、转速、截面形状、高跨比等参数对系统振动的影响.结果表明,跃迁系数对旋转Timoshenko梁的固有频率和振型均有影响,尤其在高转速、薄壁截面和大高跨比的情况下影响更加显著.     

GDQR法用于输流曲管的流致振动研究

将广义微分求积法(GDQR)用于分析输流曲管的流致振动问题,这是一个新的尝试．基于输流曲管的面内振动微分方程,利用GDQR法使曲管系统在空间域上得以离散化,从而获得了输流曲管的动力学方程组．数值算例中,计算得到了输流曲管在几种典型边界条件下的固有频率以及曲管发生失稳的临界流速等,这些计算结果与前人的解析解结果吻合较好．此外,还给出了两端固定输流曲管典型的动力响应行为．研究表明,GDQR法极易处理输流曲管这一类动力学模型,精度令人满意,进一步的研究可望推广到输流管道的非线性振动分析中．     

具有环状运动约束的悬臂输流管道的非线性振动特征

本文对具有环状运动约束的悬臂输流管道的空间弯曲振动进行研究,目的在于考察约束刚度系数、约束放置位置对管道的两类周期运动(包括平面周期运动和空间周期运动)及其稳定性的影响规律.首先,在已有文献的基础上,将运动约束对管道的作用模拟成非线性立方弹簧模,得出振动方程.其次,运用Galerkin方法将振动方程离散成常微分方程组,结合基于中心流形—范式理论的投影法与平均法,给出了决定系统定性动力学性质的相关系数(包括临界特征值随流速的变化率及非线性共振项),取模态截断数为6,在几组约束刚度值和约束位置处计算了上述系数,据此考察了运动约束对管道的周期运动的影响,总结出了如下结论：在约束位置取定时增加约束刚度,或在约束刚度取定时增大约束位置至管的固定端的距离,均会使得管道的稳定平面周期运动对应的质量比区间减小,稳定空间周期运动对应的质量比区间增大;约束位置距管的固定端越远,约束刚度的变化对管道动力学行为的影响越明显.最后,对上述通过投影法和平均法得出的结论,本文在特定的质量比处数值求解了原振动方程的6模态Galerkin离散化方程,绘制了位形图、相图和Poincaré映射图,计算了频率,从而验证了相关的分析.     

带动态边界的非均匀Timoshenko梁的反馈镇定(英文)

对于一端具负载的非均质Timoshenko梁, 研究了其边界反馈镇定问题. 首先提出了一种边界反馈控制方案, 建立了相应的闭环系统的适定性. 然后利用乘子法证明了, 当两个边界反馈控制同时作用于梁的负载端时, 闭环系统是指数稳定的.     

输浆管道液—固两相流静电场特性研究

利用有限元方法建立了输浆管道内液-固两相流(矿浆)的静电场模型,以检测灵敏度为媒介,对液-固两相流的软场特性进行深入研究,分析了矿浆的流速、固体颗粒大小、结垢、浓度对软场特性的影响,得出了如下结论:在矿浆流速越低、矿浆固体颗粒越大和结垢层越厚时,灵敏度分布越不均匀;矿浆浓度的变化越大,对灵敏度影响越大。这一结论为输浆管道液-固两相流的可视化检测提供了技术支撑。     

输流管道弯曲和振动的有限元分析

基于Timoshenko梁理论,利用虚功原理严格地建立了输流管道弯曲和振动的有限元方程.利用加速度合成定理推导了流体横向加速度的表达式,计算了两端简支和悬臂两种边界条件下管道受到重力和流体作用时的挠度和转角,分析了流体流速对其影响.两端简支条件下将预应力效应整合到管道应变能中,并讨论了轴向预应力与弯曲挠度的关系.给出了两种边界条件下管道自由振动的前三阶固有频率与流体流速的关系,分析了两端简支条件下管道轴向预应力对振动固有频率的影响.结果表明：两端简支边界条件下,流体速度增大则挠度和转角相应增大,预应力使得挠度和转角减小;前三阶固有频率随流速增大而减小,预应力增大则导致各阶固有频率增大.悬臂边界条件下,流体速度增大则挠度和转角减小,前三阶固有频率随流速增大而减小.     

具有耗散边界反馈的Timoshenko梁的镇定(英文)

研究了具有线性耗散边界控制的Timoshenko梁的边界反馈镇定问题。首先,在反馈系数矩阵B正定的前提下,我们证明了所论闭环系统是指数稳定的。然后,对于反馈系数矩阵B半正定的情况,得到了闭环系统渐近稳定的几个充要条件。     

浅谈长输管道SCADA软件的架构和性能

文章首先简述了长输管道SCADA系统硬件结构,接着从通信与网络软件、操作系统、实时数据库、组态软件和应用软件等五个方面对系统的软件架构进行了详细闸述,同时对SCADA系统软件的性能进行论述,主要包括功能性、安全性、维护性和实用性等。     

石油天然气长输管道中危险因素分析

我国石油管道分布较广,经过河流、峡谷,多埋于地下,其材料种类也较多,在输油过程之后,存在很多危险因素,本文针对管道中的危险进行分析,为了能够石油天然气相关企业的稳定发展,就需要从源头预防危险因素,合理择材料,科学施工,在后期管理过程当中,定期维护,保障管道的运行安全.     

变截面铁木辛柯梁振动特性快速计算方法

提出了一种快速计算变截面铁木辛柯梁横向振动特性的方法.基于铁木辛柯梁理论建立的变截面梁的横向振动方程,其梁的截面参数如有效剪切面积、密度、弯曲刚度、转动惯量等沿梁轴线连续或非连续变化;首先将变截面梁等效为多段均匀阶梯梁;然后基于相邻两段连接处的位移(位移、转角)和力(弯矩、剪力)连续条件,建立相邻两段模态函数间相互关系,并递推出首段段与末段模态函数相互关系,利用边界条件得到相应特征方程,使用Newton-Raphson方法计算其固有频率;最后针对梁常见边界条件,得到计算变截面铁木辛柯梁横向振动固有频率特征     

A novel order reduction method for nonlinear dynamical system under external periodic excitations

The concept of approximate inertial manifold (AIM) is extended to develop a kind of nonlinear order reduction technique for non-autonomous nonlinear systems in second-order form in this paper.Using the modal transformation,a large nonlinear dynamical system is split into a 'master' subsystem,a 'slave' subsystem,and a 'negligible' subsystem.Accordingly,a novel order reduction method (Method I) is developed to construct a low order subsystem by neglecting the 'negligible' subsystem and slaving the 'slave' sub...     

Element-by-Element Post-Processing of Discontinuous Galerkin Methods for Timoshenko Beams

In this paper, we consider discontinuous Galerkin approximations to the solution of Timoshenko beam problems and show how to post-process them in an element-by-element fashion to obtain a far better approximation. Indeed, we show numerically that, if polynomials of degree p≥1 are used, the post-processed approximation converges with order 2p+1 in the L ^∞-norm throughout the domain. This has to be contrasted with the fact that before post-processing, the approximation converges with order p+1 only. Moreover, we show that this superconvergence property does not deteriorate as the the thickness of the beam becomes extremely small.Supported in part by NSF Grant DMS-0411254 and by the University of Minnesota Supercomputing Institute.     

大型动力系统的降维：基于模态截断的非线性Galerkin方法

为了有效地求解大型动力系统,现已提出了各种降维方法．根据非线性Galerkin方法的求解思路,我们将大型动力系统分解成三个子系统,即”慢子系统”、”适速子系统”和”快子系统”．在此基础上提出了改进的非线性Galerkin方法,即：在数值积分过程中将适速子系统的贡献导入慢子系统．然后,以一个含有立方非线性的5自由度强迫振动系统为例阐明了新方法的有效性．     

变流速输液管的周期和混沌振动

研究了参数激励和外激励联合作用下输流管道的非线性振动问题.只考虑管道变形的几何非线性因素,利用Hamilton原理得到单侧受简谐均布载荷作用下输液管的非线性动力学方程,对系统运动偏微分方程综合运用多尺度法和Galerkin离散方法,得到了主参数共振-1/2亚谐共振和1:2内共振情况下的平均方程.数值模拟结果表明参数激励和外激励联合作用下的悬臂输液管呈现周期运动、多倍周期运动和混沌运动的变化规律.     

热环境中超临界黏弹性输流管道自由振动分析

基于Euler-Bernoulli梁模型,本文研究了热环境中输流管道在超临界范围内流固耦合自由振动特性.考虑温度增量以及初始轴向拉力作用,在两端简支边界条件下,利用广义Hamilton原理建立输流管道横向振动偏微分-积分控制方程.通过解析方法得到输流管道非平凡静平衡位形及临界流速精确表达式,与微分求积单元法(DQEM)数值结果吻合较好.基于复模态法,结合伽辽金(Galerkin)法离散系统偏微分-积分控制方程,得到热环境下超临界输流管道的模态函数和固有频率.结果表明,温度增量越大,临界流速越小,此时的管道越容易屈曲,但相同流速下超临界管道固有频率越大;初始拉力越大,临界流速越大,相同流速下超临界固有频率越小.该研究可以为热环境中超临界状态下的管道系统振动设计提供理论指导.     

On boundary feedback stabilization of Timoshenko beam with rotor inertia at the tip

The feedback stabilization problem of a nonuniform Timoshenko beam system with rotor inertia at the tip of the beam is studied. First, as a special kind of linear boundary force feedback and moment control is applied to the beam‘ s tip, the strict mathematical treatment, a suitable state Hilbert space is chosen, and the well-poseness of the corresponding closed loop system is proved by using the semigroup theory of bounded linear operators. Then the energy corresponding to the closed loop system is shown to be exponentially stable. Finally, in the special case of umform beam, some sufficient and necessary conditions for the corresponding closed loop system to be asymptotically stable are derived.