本文對非均勻懸臂輸流管模型進(jìn)行了理論分析和數(shù)值計(jì)算,分別研究了軸向功能梯度輸流管、局部增強(qiáng)輸流管以及局部剛性輸流管的振動(dòng)特性和穩(wěn)定性。在數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上,探討了不同參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,以期為非均勻懸臂輸流管的工程設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)意義。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:1、假設(shè)管道的彈性模量和密度沿軸向變化,建立了軸向功能梯度懸臂輸流管的動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)了軸向功能梯度懸臂輸流管的運(yùn)動(dòng)微分方程,并采用微分求積法對該方程進(jìn)行離散和求解。動(dòng)力學(xué)分析時(shí),重點(diǎn)討論了彈性模量梯度和密度梯度對系統(tǒng)失穩(wěn)臨界流速的影響。研究結(jié)果表明,和均勻懸臂輸流管相比,密度沿軸向逐漸減小可增強(qiáng)輸流管系統(tǒng)的穩(wěn)定性;當(dāng)質(zhì)量比較小時(shí),彈性模量沿軸向減小卻會(huì)降低失穩(wěn)臨界流速。此外,本文還發(fā)現(xiàn)彈性模量梯度或密度梯度的變化可引起系統(tǒng)失穩(wěn)模態(tài)階次的轉(zhuǎn)換。2、建立和分析了由基本材料和增強(qiáng)材料組成的局部增強(qiáng)懸臂輸流管模型,其增強(qiáng)段的位置可由固定端沿軸向變化至自由端。利用有限元方法對系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行了求解計(jì)算,重點(diǎn)探討了增強(qiáng)段的位置和長度、抗彎剛度比以及總質(zhì)量比對穩(wěn)定性的影響。計(jì)算結(jié)果表明,增強(qiáng)段位置對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響很大,當(dāng)增強(qiáng)段... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

西氣東輸

本身的材料、性能及設(shè)計(jì)也是很重要的一個(gè)因素。因此，研究輸?shù)糜葹橹匾�。輸流管的研究不僅是為了避免各種管道破裂事故的管道的應(yīng)用更加的安全高效。這對人民的生活、財(cái)產(chǎn)和人生安全而對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展也能起重要的促進(jìn)作用。圖 1-1 西氣東輸

圖 2-1 （a）軸向功能梯度懸臂輸流管示意圖；（b）彈性模量和密度沿輸流管軸向變化的函數(shù) I 、II流管系統(tǒng)，其最簡單的運(yùn)動(dòng)微分方程[57]如下所示：輸流管的抗彎剛度，M 為流過輸流管內(nèi)部單位長度的流體勻輸流管質(zhì)量 m。將功能梯度材料與輸流管結(jié)合起來，考性，那么運(yùn)動(dòng)微分方程（2-7）中的常數(shù)彈性模量和質(zhì)量用可以得到： 2 2 2 2 222 2 2 2( ) 2 ( ) 0 w w w wE x I MU MU M x Ax x x x t t 之后為： 2 + 2 E ( x ) Iw (M U E ( x ) I ) w + M ( x ) A w+2 MUw即為功能梯度輸流管的運(yùn)動(dòng)微分方程，上撇號是對 x 方

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]兩端固定輸流管道的參數(shù)共振實(shí)驗(yàn)[J]. 陳兵,鄧明樂,張靜,尹忠俊.  振動(dòng).測試與診斷. 2014(03)
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[4]超臨界條件下固支邊界輸液管的內(nèi)共振[J]. 黃慧春,張艷雷,陳立群.  力學(xué)季刊. 2011(01)
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[10]具有非線性運(yùn)動(dòng)約束輸液曲管振動(dòng)的分岔[J]. 王琳,倪樵.  振動(dòng)與沖擊. 2006(01)

碩士論文
[1]功能梯度輸流管的振動(dòng)和失穩(wěn)分析[D]. 劉辰.北京交通大學(xué) 2012
[2]輸流管道振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 梁峰.沈陽航空工業(yè)學(xué)院 2006



本文編號：3380295