發(fā)布時間：2021-11-25 10:34

　　針對U型金屬波紋管在管路連接中的減隔振特性,分別用理論分析、數(shù)值模擬和物理試驗研究波紋管的模態(tài)、頻響曲線等動態(tài)力學性能及流固耦合狀態(tài)下的結(jié)構變形行為。首先,通過波紋管動態(tài)試驗求出軸向和彎曲方向的掃頻曲線,將其與仿真分析的固有頻率和頻響曲線比較,驗證模型的準確性。其次,通過協(xié)同仿真引擎求解不同流速下流體與波紋管結(jié)構間的相互影響。結(jié)果表明:流固耦合狀態(tài)下整體頻率降低,對流體載荷引發(fā)的波紋管振動,其位移隨時間呈一定周期波動,湍流擴大了位移幅值。另外,在低流速情況下,重力方向有較大振動。在流體介質(zhì)部分,主體流速較初始速度增加10%,在接近壁面處波紋導致渦旋耗散部分能量。 

【文章來源】：兵器材料科學與工程. 2020,43(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

波紋管前四階振型及其固有頻率

諧響應分析用于確定線性結(jié)構在承受正弦載荷時的穩(wěn)態(tài)響應，目的是計算出結(jié)構在幾種頻率下的響應并求得頻響曲線。利用上述仿真模型，分別對波紋管軸向和彎曲方向按上文動態(tài)試驗進行仿真分析。波紋管在彎曲方向1 N和軸向10 N正弦力激勵下的頻響曲線，如圖8所示�？梢钥闯�，由仿真得到的彎曲方向諧振頻率為14.169 2 Hz，與動態(tài)試驗的14.383 Hz較接近，誤差約為2%。由仿真得到的軸向諧振頻率為34.695 1 Hz，與動態(tài)試驗的33.416 Hz相比，誤差約為4%。通過對波紋管模型動態(tài)仿真分析，求出彎曲方向和軸向的諧振頻率，并與動態(tài)試驗結(jié)果對比，兩者數(shù)據(jù)較吻合，驗證了仿真模型的準確性。2 波紋管的流固耦合分析

在Abaqus中用聲固耦合進行波紋管在流固耦合狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)響應分析，其聲學單元可模擬包括流固介質(zhì)間動態(tài)交互作用。在建立波紋管內(nèi)水域模型，水的體積模量為2 180 MPa，施加與上文一致的載荷并進行對比，由仿真得到彎曲方向頻響曲線，如圖9所示。軸向頻響曲線，如圖10所示。在受彎曲方向激振力為1 N時，波紋管結(jié)構的諧振頻率為13.886 5 Hz；在受軸向激振力為10 N時，波紋管結(jié)構的諧振頻率為33.602 7 Hz�？梢钥闯�，在考慮波紋管中有水介質(zhì)存在時，彎曲方向和軸向諧振頻率都有所降低，表明水介質(zhì)對波紋管的振動頻率有一定影響。由于考慮水介質(zhì)，模型整體質(zhì)量增加，諧振頻率下降。其中軸向振動位移曲線更圓滑，原因是波紋段由于水介質(zhì)增大了系統(tǒng)阻尼，使得在軸向激勵作用下整體位移幅值明顯減少，即曲線更圓滑。而相比彎曲方向，位移幅值無明顯差別，諧振頻率降低，在1 N激振力條件下對彎曲方向振動影響不大。波紋管中因為流體而引發(fā)振動的情況較普遍，在波紋管設計與應用中不能忽略流場對波紋管的影響，要充分考慮波紋管與流體間的相互作用。圖1 0 波紋管軸向頻響曲線（10 N)

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3517962