端部约束悬臂输流管道的分岔与混沌响应

研究悬臂端受到线性弹簧支承和扭转弹簧约束的约束悬臂输流管道在自激-参数激励-外激励联合激励作用下的非线性动力学特性,分析系统在平均流速、流速脉动幅值和基础激励下出现周期和混沌运动响应的参数条件,揭示其通向混沌的途径,探寻各参数对输流管道振动响应的影响,为输流管道的振动控制提供依据.数值仿真结果表明,随着平均流速、流速脉动幅值、基础激励幅值和质量比的不同,管道系统分别呈现周期、概周期、阵发性和混沌运动多种响应形式,系统通过倍周期分岔或阵发性进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌.     

基于绝对节点坐标法的输流管道非线性动力学分析

基于绝对节点坐标法,建立一种新的一维二节点输流管道单元。应用Irschik提出的适用于含非材料体系统的Lagrange方程推导输流管道单元的运动方程。采用Euler梁来模拟管道,并完全采用非线性Green应变张量和第二Piola Kirchhoff应力张量,没有任何量级近似,也没有假设悬臂输流管道的轴线不可伸长,并考虑材料的泊松效应对流速的影响,因此通过该方法得到的运动方程比传统的通过量级近似得到的输流管道的运动方程更合理。通过数值计算,分析不同边界条件下的输流管道非线性行为,并与经典输流管道运动方程的计算结果比较,结果表明本文中的方法更合理     

含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的非线性动力特性研究

基于适用于非材料体系统的Lagrange方程建立起含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的运动方程,考虑了瞬变呼吸裂纹非线性模型和几何非线性。采用数值方法研究了有/无裂纹输流管道在各个参数共振区域内的运动形态,结果表明由于裂纹的存在,输流管道系统表现出更加丰富的动力学行为,如倍周期运动和混沌运动。含裂纹输流管道系统通过倍周期分岔途径进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌     

带滞变支撑悬臂输流管的动力响应分析

将滞变支撑所做的虚功引入到管道的能量方程中,利用Hamilton体系的变分原理,导出了带滞变支撑悬臂输流管的非线性运动方程。进而利用Galerkin法对偏微分方程进行离散,以Matlab为平台编制了带滞变支撑悬臂输流管流致振动的计算程序。通过滞变支撑退化模型与现有文献结果比较,验证了本文模型的有效性;随后,考察了该系统的动力学行为,并分析了滞变支撑刚度对悬臂输流管稳定性的影响。结果表明,滞变支撑悬臂输流管表现出丰富的动力学行为,刚度的变化不仅使使得系统的分叉类型、分叉方式与分叉路径发生了的显著变化,也改变了周期运动的周期数,并使其出现复杂响应的参数范围发生了改变。     

脉动流作用下粘弹性直管动力学特性分析

在Hamilton体系中应用精细积分法分析脉动流作用下粘弹性管道的动力学响应特性。首先建立了Hamilton体系下输送振荡流粘弹性直管的辛对偶正则方程组,接着推导了求解非线性运动方程的线性插值精细积分法,最后分析了不同流速、不同激振频率下输流直管非线性动力学特性。数值计算结果表明该方法能快速高效求解输流管道运动方程,计算精度令人满意。     

不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响

输流管道系统包含的支撑是影响其动力学特性完整性的重要因素之一,支撑的位置变化和刚度变化都会引起输流管道的动力学特性的改变。基于输流管道的流固耦合作用,将支撑简化为等效质量和六个方向刚度系数的弹簧,分析不同刚度系数下输流管道的固有频率和相对振幅值,以分析和评估不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响。结果表明,选择合适的支撑刚度对完善输流管道动力学特性的完整性有着重要的作用。     

内激励型振荡衰减流作用下输流管道动力不稳定分析

振荡衰减流作为一种内激励形式,对输流管道的稳定性和共振特性将产生影响。基于输流管道横向振动运动微分方程,引入指数衰减函数模拟水锤发生时流速呈现的振荡衰减特性,推导得到内激励型振荡衰减流作用下输流管道动力不稳定区域的表达式。在无衰减周期脉动流激励条件下,计算得到两种不同支撑输流管道的不稳定区域,与前人数值研究结果吻合良好。同时将引入的流速表达式与水锤条件下黏弹性输流管道模型计算得到的流速时程进行对比,表明所提出的流速表达式能较好地反映水锤激励下输流管道内水流的双向衰减特性。进一步分析了衰减特征参数对两端简支输流管道不稳定区域的影响,结果表明,内激励型振荡衰减流对于输流管道横向振动的影响不容忽视,当流速衰减系数b增加,不稳定区域向下偏移,且初始流速u 0增大,偏移现象越明显;同时随着时间τ的推移和衰减系数b的增加,流速衰减越快,不稳定区域闭合加快,当管道内流速衰减至0时,水锤过程结束,管道不稳定区域消失。     

非线性弹性地基上悬臂输流管的受迫振动

本文综合考虑地基的剪切效应、非线性刚度和粘滞阻尼的影响,建立了非线性Pasternak地基上输流管的运动控制方程。基于Galerkin法研究了基础激励作用下非线性弹性地基上悬臂输流管的非线性动力学行为,着重讨论了基础激励和地基剪切刚度对系统动力学特性的影响。结果表明：系统在基础激励作用下具有非常复杂的动态响应,包括多种形式的周期、概周期和混沌运动;地基的剪切刚度对系统的动态特性有重要影响,随着地基剪切刚度的增大,在基础激励参数区域内系统的概周期和混沌运动窗口逐渐减小,当地基剪切刚度足够大时,系统将始终处于周期运动状态。     

一般支承条件下输流管道的非线性动力学特性研究

摘要: 研究两端一般支承垂直放置的输流管道系统,采用非线性动力学分析方法,研究其在自激、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学特性,分析系统出现混沌运动的参数条件和进入混沌运动的途径。数值仿真结果表明,随着平均流速和质量比的增大,系统响应交替出现周期和混沌运动两种形态。系统进入混沌运动的途径为倍周期分岔,由混沌转化为周期运动的途径为倍周期倒分岔。混沌运动和周期运动出现的参数与流体的平均流速和管道端部的支承/约束刚度有很大关联,随着管道端部约束刚度的增大,系统出现混沌运动的区域减小,说明管道端部的约束刚度有益于抑制混沌运动的发生。     

两端弹性支承裂纹管道的非线性动力学特性

研究两端弹性支承输流管道含圆周方向裂纹时的非线性动力学特性。首先,推导出裂纹管道的模态函数与局部柔度系数,然后运用Galerkin离散技术将管道运动方程在模态空间中展开,采用非线性动力学仿真方法得到管道系统响应随各参数变化的分岔图和最大Lyapunov指数图。数值结果表明,这种两端弹性支承的特殊边界裂纹管道在参数激励、自激励和外激励联合作用下,表现出丰富的非线性动力学特性,分别出现周期运动、概周期运动、阵发性混沌和混沌等多种响应形式。     

弹性地基上输流管道主参数共振的主动振动控制

研究了弹性地基上输送脉动流管道主参数共振的主动振动控制问题。在管道上、下两侧对称的粘贴一对陶瓷压电片,利用压电效应使压电片对管道施加控制力矩。对运动微分方程中由控制力矩产生的Dirac Delta函数对轴向坐标的一阶导数,利用Fourier级数进行展开,再采用微分求积法对控制微分方程和边界条件进行离散化处理,得到了时变系统的状态方程。以管道的横向振动变形和输入控制能量之和达到最小的最优控制原则,对简支输流脉动流管道的时变系统受控前后某些点的挠度响应进行了数值仿真。数值计算结果表明,采用的最优控制方案能有效地控制输送脉动流管道的主参数共振问题。     

轴向可伸输液曲管平面内振动的波动方法研究

在轴线可伸长假定的基础上,采用Timoshenko曲梁模拟弯曲管道,建立了输液曲管平面内振动的动力学方程;应用波动方法对所建立的振动模型进行了求解;获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算轴向可伸输液曲管平面内振动固有频率的数值方法。算例分析中,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前五阶固有频率,结果表明,与轴线不可伸曲管的结果不同,两端固支轴线可伸曲管不会因为管内流速过大发生屈曲失稳。     

固定约束松动对输流管道稳定性和临界流速的影响

把管道固定端抗转动约束松动情况模拟为受扭转弹簧约束的两端支承管道模型,研究了这种输流管道系统在定常内流作用下的稳定性和临界流速,利用两振型Galerkin离散化方法导出了临界流速的解析表达式。用数值方法分析了系统的失稳特性,确定了此系统的首次失稳为静态失稳。利用所导出的临界流速的解析表达式讨论了扭转弹簧刚度、重力系数和轴向力对管道临界流速的影响。     

输流管道含有内共振的横向受迫振动研究

利用多元L-P法研究外部周期激励下两端铰支输流管道含有内共振的非线性受迫振动问题。对于外激励作用下的流固耦合系统,当第二阶固有频率约为第一阶值的3倍,并且激励频率接近系统固有频率时,系统会发生含有强烈内部共振的主共振。利用多元L-P法求解这种振动响应,并详细分析振动中前两个模态的运动及外激励幅值对内共振的影响。数值算例揭示了系统由于内共振而发生的更加丰富而复杂的动力学行为,并且表明,随着激励幅值的增大,部分内共振的发生趋势将降低并最终消失。研究结果同时证明了多元L-P法在研究非线性动力学方面是便捷而高效的。     

简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性

对简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性进行了研究,具体分析了材料的无量纲延滞时间对无量纲流速与前二阶模态的无量纲频率的实部及虚部之间变化曲线的影响。计算结果表明,当无量纲延滞时间小于或等于10-5时,可将其按弹性管道处理;当延滞时间大于10-4时,简支Kelvin模型粘弹性输流管道与简支弹性输流管道及简支Maxmell模型粘弹性输流管道的一个最大差异在于不发生耦合模态颤振,而是发生单一模态颤振。     

复杂转子-轴承-汽封耦合系统的非线性振动分析

基于非线性动力学和转子动力学理论,综合考虑Muszynska非线性汽封力、非线性油膜力和转子不平衡量的耦合作用,建立了双叶轮-轴承交错布置的复杂转子-轴承-汽封系统动力学模型。采用有限元法（FEM）推导系统运动微分方程,编程计算了系统转速、圆盘偏心量、汽封长度和汽封间隙等参数对系统动力特性的影响,并利用分岔图、频谱图、相轨迹和Poincare映射图表征了系统的运动性态。研究表明：耦合系统具有高度非线性,随着参数的变化系统呈现出周期运动、倍周期运动、准周期运动和混沌运动等复杂动力学行为。通过减小圆盘偏心,增加系统汽封长度,选取合适的汽封间隙有利于提高转子-轴承-汽封系统的稳定性,改善系统的运动特性。     

转子-轴承-密封系统的非线性动力学研究

将非线性油膜力模型Muszynska密封力模型相结合，综合研究转子一轴承一密封耦合系统在不平衡量激励下的非线性动力学特征。针对转速对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算，并利用系统轨迹图、Poincare映射和分叉图分析了耦合系统的非线性动力学特征。数值仿真表明，随着转速的变化，耦合系统呈现出复杂的动力学行为，产生了包括周期、倍周期、拟周期等丰富的振动现象，具有很强的非线性特征。