两端一般支承裂纹管道的动力学特性

研究了两端一般支承输流管道在含有圆周非贯穿裂纹时的动力学特性。在梁模型横向弯曲振动模态函数中加入3次多项式构造出含裂纹梁的模态函数,根据特征方程具体分析了弹性支承刚度、平均流速、裂纹圆周角、裂纹位置等对系统的固有频率特性和失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,由于裂纹的存在,管道的固有频率和静态失稳和动态失稳临界流速将发生复杂的变化。     

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。     

输流管道在分布随从力作用下的振动和稳定性

以Pflüger柱模型和普通输流管道模型为基础,建立了在流动流体和分布随从力共同作用下管道的运动微分方程,并采用Galerkin法进行离散。通过特征值分析,得到了发生发散失稳的临界流速计算公式,以及不同参数下系统复频率随流速的变化曲线。通过Runge-Kutta数值积分法对离散方程组求解,得到了不同参数下管道的位移时程曲线和相图。计算结果表明:分布随从力作用下输流管道发生发散失稳的无量纲临界流速与质量比无关,发生颤振失稳的无量纲临界流速随质量比的增大略微提高;随着分布随从力的增大,发生发散失稳和颤振失稳的临界流速均明显降低;随着质量比的增大,发生发散失稳时管道的位移随时间增加变快,流致振动的振幅增大。在无分布随从力作用和不考虑流体流动两种特殊情况下,所得结果与已有研究一致。     

GDQR求解弹性地基上输流管道的稳定性

用广义微分求积法（GDQR）研究了弹性地基上输流管道的稳定性问题。基于输流管道运动微分方程及边界条件,采用GDQR进行离散化,获得由动力方程组及边界条件合成的特征值矩阵方程。通过对相应特征值方程的具体分析,计算了左端固定、右端弹性支承下输流管道的发散失稳流速和颤振失稳流速,研究了临界失稳流速和稳定区域随两端支撑弹簧刚度、扭转弹簧刚度的变化情况,分析了质量比、双参数模型地基反力系数和剪切模量对输流管道稳定区域图的影响,得到了一些有益的结论。研究结论对于工程实践有一定的指导意义。     

任意弹性边界支承输流管路系统耦合振动特性分析

采用一种改进傅里叶级数方法建立了任意弹性边界支承下输流管路系统耦合振动特性分析模型。通过在管路两端引入两种边界支承弹簧,所有经典边界条件及其组合可以通过设置相应刚度系数得到。管路横向振动位移采用标准傅里叶级数与边界光滑函数叠加展开,使得所构造的场函数在整个域内[0,L]足够光滑,联立输流管路耦合振动系统微分方程与弹性边界条件,求得任意边界条件管路系统耦合振动特性分析的标准特征值问题。通过数值算例,验证了此模型预报不同条件下输流管路振动特性的正确性与可靠性。在此基础上,讨论分析了边界支承刚度变化对输流管路耦合振动特性的影响。此模型具有收敛快、精度高等特点,可以为研究复杂边界支承输流管路耦合振动特提供新的分析手段。     

复杂约束三维功能梯度输流管道稳定性和临界流速分析

针对输流管道在恶劣的动力学环境所受到多方向载荷所引起的管道结构失效或破坏等问题,提出一种新型三维功能梯度材料构造输流管道来提升管道的载荷忍耐力。基于欧拉伯努利梁理论,考虑流体和管道的耦合关系,利用哈密顿变分原理建立复杂约束下三维功能梯度输流管道的运动微分方程。利用微分求积法求解,分析流体流速提升所引起的三维功能梯度输流管道振动的固有频率变化,当第一阶固有频率首次降低为0系统失稳,所对应的流体流速被确定为系统的临界流速。研究复杂约束线性和扭转弹簧刚度、轴向、径向和环向功能梯度指数等物理参数对输流管道振动频率和临界流速的影响。研究结果表明：当流速较小时,增加轴向功能梯度指数和降低径向和环向功能梯度指数会降低系统的基频和提高系统的临界流速;而当流速较大时,系统的基频随着三维功能梯度指数的变化会展现相反的趋势。增大三维功能梯度指数能降低系统的第二阶固有频率。这说明通过调节复杂约束和三维功能梯度参数能够实现对输流管道稳定性的调控。     

弹性支承输流管道固有频率计算

本文建立了两端弹性支承输流管模型,导出该模型管道随内流体流速变化的固有振动特性方程,并对上游铰支加扭簧支承,下游铰支的模型进行了计算和实验,计算结果和实验数据吻合较好.结果表明,输流管各阶固有频率随内定常流的流速增加而降低。     

矩形薄板在随从力作用下的动力稳定性分析

本文用Levy法和有限差分法相结合,研究了两对边简支、另两对边为三种典型支承任意组合的六种弹性矩形薄板在切向均布随从力作用下的动力稳定性问题.通过数值计算,给出各种支承板的失稳形式及相应的临界载荷,并分析了泊松比、板的边长比对板的失稳形式及临界载荷的影响.     

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。     

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。     

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。     

求解弹性地基上任意支承输液直管稳定性问题的传递矩阵法

研究弹性地基上输液管的稳定性。首先推导出该类管的控制方程。借助初参数法的思路,建立管两端位移、内力向量间的关系。由传递矩阵法得到中间有任意弹性支承输液管的特征方程,解此方程就可求得管的临界流速。由于特征方程为二阶矩阵方程,数值算例表明本文方法计算量小、精度高。通过计算还得到了地基刚性系数对临界流速的影响规律。     

DQ法用于具有弹性支承半圆形输液曲管的稳定性分析

将微分求积方法推广到输液曲管的稳定性分析,这是一个新的尝试。与其它数值方法相比,该法极易处理具有弹性边界的输液曲管,另外,由于避免了一系列数值积分的计算,故计算量较少,精度令人满意。在此基础上,本文还研究了若干参数对其临界流速的影响。     

Dynamic stiffness for piecewise non‐uniform Timoshenko column by power series—part II: Follower force

A follower force is an applied force whose direction changes according to the deformed shape during the course of deformation. The dynamic stiffness matrix of a non‐uniform Timoshenko column under follower force is formed by the power‐series method. The dynamic stiffness matrix is unsymmetrical due to the non‐conservative nature of the follower force. The frequency‐dependent mass matrix is still symmetrical and positive definite according to the extended Leung theorem. An arc length continuation method is introduced to find the influence of a concentrated follower force, distributed follower force, end mass and stiffness, slenderness, and taper ratio on the natural frequency and stability. It is found that the power‐series method can handle a very wide class of dynamic stiffness problem. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

两端弹性支承输流管道的稳定性分析

本文对两端采用线弹簧和扭转弹簧支承的输流管道的稳定性进行了理论研究,讨论了支承刚度对管道动态特性的影响。定常流情况下的结果表明,一个系统是保守的,还是非保守的主要取决于支承弹簧刚度的比值。文中还发现了高阶模态耦合颤振失稳等弹性支承管道系统的一些新特性。在周期性脉动流情况下,文中以Болотин方法确定了参变共振失稳区域的边界。     

两端固定输流管道参数共振的实验研究

用实验方法研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。所设计的实验系统合理有效,基本符合进行参数共振实验的设计目的。对三种合成管道在几个不同的平均流速和脉动流作用下做了多次重复实验获得了第一振型1/2次谐波参数共振相关实验数据,实验结果与理论结果在定性上一致。本文还对可能引起定量误差的原因做了较详细的分析。通过实验观察,得到以下结论：（1）当平均流速达到一定值时,两端固定管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一振型1/2次谐波参数共振。脉动流振幅越大,发生参数共振的频率范围也越大。当脉动流振幅小于一定值时,不再发生参数共振。（2）平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小。平均流速大小对于能否出现1/2次谐波参数共振、共振区域大小、形状以及位置都有很重要的影响。在其它条件一定的情况下,低频脉动时平均流速越大管道越容易失稳。以上观察到的现象与理论分析中得到的结果是一致的。