【摘要】：本文對于輸流管及管陣流致振動(dòng)相關(guān)問題進(jìn)行了研究。主要包括：對輸流管線性動(dòng)力模型分別采用格林函數(shù)法和He變分迭代法研究了強(qiáng)迫振動(dòng)和自由振動(dòng)相關(guān)問題。隨后,研究了脈動(dòng)輸流管在彈性地基上的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理,重點(diǎn)考查了系統(tǒng)各參數(shù)變化對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響。近一步研究了微曲脈動(dòng)輸流管的穩(wěn)定性及非線性復(fù)雜響應(yīng)。最后研究了在橫向流作用下管陣中單彈性管在幾種工況下的線性系統(tǒng)穩(wěn)定性、非線性系統(tǒng)響應(yīng)問題。本文具體研究工作如下：1、展示了一種研究輸流管強(qiáng)迫振動(dòng)的方法,即格林函數(shù)法,獲得了輸流管在幾類齊次邊界條件或彈性邊界條件下的格林函數(shù)。采用格林函數(shù)法能夠獲得系統(tǒng)封閉形式的精確解,算例表明采用格林函數(shù)法分析輸流管系統(tǒng)的固有頻率及強(qiáng)迫振動(dòng)是非常有效的。2、采用He變分迭迭代法(HVIM)研究輸流管自由振動(dòng)相關(guān)問題,獲得了輸流管在各種邊界條件下的臨界流速和固有頻率。通過比較HVIM與DTM(微分變換法)的計(jì)算結(jié)果,證明HVIM和DTM具有同樣高的精度,并給出了懸臂輸流管和兩端彈性支撐輸流管隨流速變化的模態(tài)。3、以彈性地基上輸流管為研究對象,建立了非線性彈性地基上懸臂輸流管在振蕩流作用下的運(yùn)動(dòng)方程,應(yīng)用Galerkin方法對系統(tǒng)偏微分方程進(jìn)行離散處理。采用數(shù)值方法研究了平均流速、脈動(dòng)幅值、脈動(dòng)頻率和地基剪切剛度等參數(shù)對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響。結(jié)果表明,在非線性彈性地基上輸流管道表現(xiàn)出了豐富的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象,如周期運(yùn)動(dòng)、擬周期運(yùn)動(dòng)、混沌運(yùn)動(dòng)。另外,地基剪切剛度對系統(tǒng)的周期運(yùn)動(dòng)和混沌有抑制作用,隨著剪切剛度增大,系統(tǒng)從混沌狀態(tài)演化到周期狀態(tài),直至穩(wěn)態(tài)。4、以微曲輸流管為研究對象,應(yīng)用Hamilton原理建立了微曲脈動(dòng)輸流管的非線性運(yùn)動(dòng)控制方程。采用Galerkin方法把運(yùn)動(dòng)方程離散為低維的非線性常微分方程組。基于離散后的方程組,對系統(tǒng)進(jìn)行了線性系統(tǒng)分析,考慮了初始變形幅度和流速對系統(tǒng)頻率的影響。當(dāng)脈動(dòng)頻率Ω≈ω1和Ω≈2ω1時(shí),應(yīng)用偽弧延拓法獲得了系統(tǒng)的共振響應(yīng)曲線。通過建立參數(shù)變化下系統(tǒng)的分岔圖、相圖和龐加萊映射圖,分析系統(tǒng)的全局非線性動(dòng)力行為。系統(tǒng)展現(xiàn)了豐富的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象,如周期運(yùn)動(dòng),擬周期運(yùn)動(dòng),混沌運(yùn)動(dòng)。5、研究了橫向流中具有非線性支承的細(xì)長圓柱的非線性力學(xué)行為。利用微分求積法將橫向流中細(xì)長圓柱體的運(yùn)動(dòng)偏微分方程離散為常微分方程組。以分岔圖、相平面圖等分析手段考察了橫向流速變化對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。結(jié)果表明,在所研究的系統(tǒng)中存在周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象；微分求積法可以用來離散時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。6、以橫向流方圓柱陣中的單根、兩端帶有一般約束的圓柱為研究對象�？紤]圓柱的附加軸力及其對橫向變形的影響,建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。分析了系統(tǒng)的線性穩(wěn)定性及在不同參數(shù)條件下出現(xiàn)的復(fù)雜非線性行為。研究結(jié)果表明,系統(tǒng)的初始預(yù)應(yīng)力,降低了圓柱的穩(wěn)定性；當(dāng)流速較小時(shí),系統(tǒng)首先表現(xiàn)為周期運(yùn)動(dòng)；隨著流速增大,系統(tǒng)進(jìn)入擬周期運(yùn)動(dòng),該系統(tǒng)未發(fā)生混沌運(yùn)動(dòng)。7、研究了細(xì)長圓柱體在熱環(huán)境下的橫向流致振動(dòng)。應(yīng)用Galerk in法將非線性運(yùn)動(dòng)控制偏微分方程離散為常微分方程組,首先分析了熱載荷對系統(tǒng)臨界流速的影響,然后采用數(shù)值方法得到了系統(tǒng)分岔區(qū),及其在參數(shù)空間的分布情況。應(yīng)用分岔圖、相圖對系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行了判定。系統(tǒng)隨著參數(shù)的變化呈現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng),溫度增加,系統(tǒng)發(fā)生顫振的臨界速度減小。當(dāng)溫度載荷不變時(shí),隨流速增加,系統(tǒng)將產(chǎn)生極限環(huán)振動(dòng),周期1運(yùn)動(dòng)、擬周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O32

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1 南向f，

本文編號(hào)：2450092