輸流管道廣泛應(yīng)用于航空航天等工業(yè)領(lǐng)域,寬頻激勵下的共振失效是引起管道破壞的重要原因。采用Euler-Bernoulli梁模型建立了輸流管道控制方程,使用Galerkin加權(quán)余量法將振動控制高階微分方程轉(zhuǎn)化為N階線性方程組,求得了N階輸流管道固有頻率,并根據(jù)激振力上下界頻率建立了防共振可靠性功能函數(shù)�？紤]到功能函數(shù)為隱式,建立了基于主動學(xué)習(xí)的Kriging解法（Active Learning Kriging, ALK）的輸流管道防共振可靠性分析方法,得到了輸流管道共振失效概率,分析了管道參數(shù)、液體流速等對管道共振失效的影響。計算結(jié)果對于輸流管道的防共振設(shè)計和優(yōu)化具有重要意義。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2019,38(17)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1兩端簡支輸流管道模型Fig．1Simplysupportedpipeconveyingfluidmodel

同，流速大小均值為0;②流速大小均值為10;③流速大小均值為20;④流速大小均值為30。影響防共振可靠性的各隨機變量如表2所示。防共振可靠性計算結(jié)果如表3所示。由結(jié)果可以知道，隨著液體流速的增大，一階固有頻率共振失效概率不斷減小，而與此相反的是，二階固有頻率共振失效概率不斷增大。根據(jù)李占營等［18］的結(jié)論，流速增大會導(dǎo)致剛度減小，進而導(dǎo)致固有頻率降低，在此表現(xiàn)為一階固有頻率不斷遠(yuǎn)離外激勵頻率，而二階固有頻率不斷靠近外激勵頻率。此外，如圖2所示，經(jīng)ALK方法選出的訓(xùn)練點的外激勵頻率的上限和下限分別分布在640Hz和220Hz左右，有利于提高防共振可靠性失效表2輸入變量的隨機分布類型及參數(shù)Tab．2Distributionpatternsandparametersofinputvariables變量分布類型參數(shù)一參數(shù)二管道彈性模量/GPaGauss68．6×1093．43×109管道密度/(kg·m－3)Gauss2800140管道外直徑/mGauss0．10．0005管道壁厚/mGauss0．0020．0001液體密度/(kg·m－3)Gauss100050外激勵頻率上限/(rad·s－1)Gauss64032外激勵頻率下限/(rad·s－1)Gauss22011流速/(m·s－1)Gauss工況100工況2100．5工況3201工況4301．5注:參數(shù)一表示變量分布的均值，參數(shù)二表示變量分布的標(biāo)準(zhǔn)差概率的計算精度。ALK方法除20個初始樣本點外，通過EＲF方程主動選點的收斂速度是十分快的，以工況2的一階固有頻率防共振可靠性計算為例，共篩選出81個功能函數(shù)正負(fù)號預(yù)測錯誤風(fēng)險最大的訓(xùn)練點，且大部分訓(xùn)練點都位于極限狀態(tài)附近，提升了對目標(biāo)功能函數(shù)的預(yù)測精度，同時也極?

圖3工況2下ALK方法得到的DoEFig．3TheDoEobtainedwithALKsolutionundercondition2高，需選用均勻性很好的抽樣方法。此外，ALK方法對于高維問題求解尚存在困難。5結(jié)論本文考慮輸流管道在流固耦合作用下，聯(lián)合Galerkin加權(quán)余量法和ALK方法，建立了一種新的輸流管道防共振可靠性分析方法，并以兩端簡支輸流管道為例進行了計算驗證分析。首先，固有頻率計算結(jié)果證明輸流管道內(nèi)液體流速的增大會影響管道固有頻率不斷下降。同時，防共振可靠性分析結(jié)果證明管道液體流速的增大會不斷影響管道一階固有頻率不斷遠(yuǎn)離外激勵頻率范圍，二階固有頻率不斷靠近外激勵頻率范圍。本文中共振可靠性功能函數(shù)為隱式、非線性的，算例證明了所提方法能夠有效地處理含隱式、非線性功能函數(shù)的復(fù)雜工程問題，為輸流管道的防共振可靠性分析提供了參考。參考文獻［1］LIYD，YANGYＲ．VibrationanalysisofconveyingfluidpipeviaHe’svariationaliterationmethod［J］．AppliedMathematicalModelling，2017，43:409-420．［2］韓濤，劉偉，張子駿，等．基于直曲組集算法的復(fù)雜液壓管路固有頻率分析［J］．振動與沖擊，2018，37(7):13-22．HANTao，LIUWei，ZHANGZijun，etal．Naturalfrequencyanalysisofcomplexhydraulicpipelinesbasedonstraight-curvedpipelineassemblyalgorithm［J］．JournalofVibrationandShock，2018，37(7):13-22．［3］翟紅波，吳子燕，劉永壽，等．兩端簡支輸流管道共振可靠性分析［J］．振動與沖擊，2012，31(12):160-164．ZHAIHongbo，

【參考文獻】：
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