水平管内轴向受压柔性旋转梁动力学行为研究
发布时间：2021-02-04 14:13
水平管内柔性旋转梁是化工过程机械、石油钻采机械中的重要结构,其在充满流体的管壁内旋转,承受拉、压、弯、扭等复杂载荷,柔性旋转梁与管道内壁产生多向碰撞接触,同时在中空旋转细长梁内部以及外部环空有流体作用,构成一个复杂的非线性固液耦合系统。水平管内轴向受压柔性旋转梁的振动包括轴向振动、扭转振动以及横向振动三种,而在复杂工作状态下三种振动会两两耦合或全耦合,这种耦合振动会威胁到柔性旋转梁的使用安全,因此开展水平管内柔性旋转梁在复杂条件下三种振动方式的全耦合振动研究,对于柔性旋转梁的结构优化设计、工艺参数的选取与优化都具有重要的意义。考虑到多种条件下耦合振动模型的复杂性,本文在进行定量分析之前基于旋转壳理论建立了简化的水平管内轴向受压柔性旋转梁动力学方程,而后采用伽辽金法离散运动偏微分方程,得到了水平管内轴向受压柔性旋转梁的非线性控制方程,并采用多尺度法得到了运动方程并进行无量纲化处理,分析柔性旋转梁在复杂环境下的动力学响应,得到轴向激励、扭转激励、侧向激励对柔性旋转梁耦合振动的动力学行为的影响规律。在定性分析得到激励源对柔性旋转梁动力学行为影响规律的基础上,依据无量纲化过程以及相似性理论,并...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 水平管内轴向受压柔性旋转梁动力学行为研究现状
1.2.1 非耦合振动模型
1.2.2 耦合振动模型
1.2.3 边界条件假设
1.2.4 柔性梁-管壁接触模型
1.2.5 流固耦合作用模型
1.2.6 控制方程的推导与求解
1.3 目前存在的主要问题
1.4 本文主要研究内容
第二章 柔性旋转梁动力学分岔分析
2.1 物理模型的描述
2.2 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动方程
2.2.1 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动建模
2.2.2 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动模型的无量纲化
2.3 柔性旋转梁全耦合振动方程
2.3.1 柔性旋转梁全耦合振动建模
2.3.2 柔性旋转梁全耦合振动模型的无量纲化
2.4 运动方程的稳定性分析
2.5 柔性旋转梁动力学模型数值仿真及结果分析
2.5.1 轴向/扭转耦合振动模型数值仿真及结果分析
2.5.2 全耦合振动模型数值仿真及结果分析
2.6 本章小结
第三章 柔性旋转梁耦合振动系统建模与动力学分析
3.1 基础模型及假设条件
3.2 运动方程的推导
3.2.1 重力做功
3.2.2 柔性旋转梁动能
3.2.3 应变能
3.2.4 柔性旋转梁与管壁的碰摩
3.2.5 执行端载荷
3.2.6 流体对柔性旋转梁的作用
3.2.7 运动方程的离散
3.3 边界条件及初始条件
3.4 运动方程的求解
3.5 合并边界条件
3.6 动力学模型的求解
3.6.1 柔性旋转梁执行端的粘滑现象
3.6.2 柔性旋转梁执行端的跳动
3.7 本章小结
第四章 基于相似准则的柔性梁动力学试验装置研制
4.1 室内试验模型相似准则的推导
4.2 柔性旋转梁动力学行为测试系统
4.2.1 加载系统
4.2.2 管柱系统
4.2.3 循环系统
4.2.4 驱动系统
4.2.5 测试系统
4.3 试验系统与实物的相似性
4.4 本章小结
第五章 柔性旋转梁动力学行为模拟试验研究
5.1 柔性旋转梁屈曲行为模拟试验
5.2 柔性旋转梁跳动行为模拟试验
5.3 柔性旋转梁粘滑行为模拟试验
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用动态刚度法分析旋转变截面梁横向振动特性[J]. 韩伟,毛崎波. 噪声与振动控制. 2018(02)
[2]高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析[J]. 周兰伟,陈国平,孙东阳. 振动与冲击. 2017(05)
[3]挠性转子-轴承动力性能实验装置开发与应用[J]. 李强,张硕,许伟伟,郑水英. 实验技术与管理. 2016(12)
[4]钢悬链式立管与非线性海床土相互作用分析方法研究[J]. 梁宁,黄维平,杨超凡. 海洋工程. 2016(01)
[5]柔性梁几何非线性/后屈曲分析的改进势能列式方法研究[J]. 文颖,李特,曾庆元. 工程力学. 2015(11)
[6]超重力旋转床转子结构研究进展[J]. 孙永利,张宇,肖晓明. 化工进展. 2015(01)
[7]轴向载荷作用下细长柔性旋转梁横向振动响应分析[J]. 任福深,陈素丽,姚志刚. 中国机械工程. 2013(24)
[8]轴向变速黏弹性Timoshenko梁的非线性振动[J]. 唐有绮. 力学学报. 2013(06)
[9]MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性[J]. 郑彤,章定国. 南京理工大学学报. 2012(06)
[10]基于有限差分法的水平旋转梁自由振动解析[J]. 朱由锋,任勇生. 振动与冲击. 2012(14)
博士论文
[1]高速转子故障物理特性及全矢动平衡技术研究[D]. 雷文平.郑州大学 2016
[2]多级离心泵转子耦合系统动力学特性研究[D]. 周文杰.浙江大学 2016
[3]支持向量机的迭代学习算法及其应用[D]. 李兵.清华大学 2014
本文编号：3018445
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 水平管内轴向受压柔性旋转梁动力学行为研究现状
1.2.1 非耦合振动模型
1.2.2 耦合振动模型
1.2.3 边界条件假设
1.2.4 柔性梁-管壁接触模型
1.2.5 流固耦合作用模型
1.2.6 控制方程的推导与求解
1.3 目前存在的主要问题
1.4 本文主要研究内容
第二章 柔性旋转梁动力学分岔分析
2.1 物理模型的描述
2.2 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动方程
2.2.1 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动建模
2.2.2 柔性旋转梁轴向/扭转耦合振动模型的无量纲化
2.3 柔性旋转梁全耦合振动方程
2.3.1 柔性旋转梁全耦合振动建模
2.3.2 柔性旋转梁全耦合振动模型的无量纲化
2.4 运动方程的稳定性分析
2.5 柔性旋转梁动力学模型数值仿真及结果分析
2.5.1 轴向/扭转耦合振动模型数值仿真及结果分析
2.5.2 全耦合振动模型数值仿真及结果分析
2.6 本章小结
第三章 柔性旋转梁耦合振动系统建模与动力学分析
3.1 基础模型及假设条件
3.2 运动方程的推导
3.2.1 重力做功
3.2.2 柔性旋转梁动能
3.2.3 应变能
3.2.4 柔性旋转梁与管壁的碰摩
3.2.5 执行端载荷
3.2.6 流体对柔性旋转梁的作用
3.2.7 运动方程的离散
3.3 边界条件及初始条件
3.4 运动方程的求解
3.5 合并边界条件
3.6 动力学模型的求解
3.6.1 柔性旋转梁执行端的粘滑现象
3.6.2 柔性旋转梁执行端的跳动
3.7 本章小结
第四章 基于相似准则的柔性梁动力学试验装置研制
4.1 室内试验模型相似准则的推导
4.2 柔性旋转梁动力学行为测试系统
4.2.1 加载系统
4.2.2 管柱系统
4.2.3 循环系统
4.2.4 驱动系统
4.2.5 测试系统
4.3 试验系统与实物的相似性
4.4 本章小结
第五章 柔性旋转梁动力学行为模拟试验研究
5.1 柔性旋转梁屈曲行为模拟试验
5.2 柔性旋转梁跳动行为模拟试验
5.3 柔性旋转梁粘滑行为模拟试验
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用动态刚度法分析旋转变截面梁横向振动特性[J]. 韩伟,毛崎波. 噪声与振动控制. 2018(02)
[2]高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析[J]. 周兰伟,陈国平,孙东阳. 振动与冲击. 2017(05)
[3]挠性转子-轴承动力性能实验装置开发与应用[J]. 李强,张硕,许伟伟,郑水英. 实验技术与管理. 2016(12)
[4]钢悬链式立管与非线性海床土相互作用分析方法研究[J]. 梁宁,黄维平,杨超凡. 海洋工程. 2016(01)
[5]柔性梁几何非线性/后屈曲分析的改进势能列式方法研究[J]. 文颖,李特,曾庆元. 工程力学. 2015(11)
[6]超重力旋转床转子结构研究进展[J]. 孙永利,张宇,肖晓明. 化工进展. 2015(01)
[7]轴向载荷作用下细长柔性旋转梁横向振动响应分析[J]. 任福深,陈素丽,姚志刚. 中国机械工程. 2013(24)
[8]轴向变速黏弹性Timoshenko梁的非线性振动[J]. 唐有绮. 力学学报. 2013(06)
[9]MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性[J]. 郑彤,章定国. 南京理工大学学报. 2012(06)
[10]基于有限差分法的水平旋转梁自由振动解析[J]. 朱由锋,任勇生. 振动与冲击. 2012(14)
博士论文
[1]高速转子故障物理特性及全矢动平衡技术研究[D]. 雷文平.郑州大学 2016
[2]多级离心泵转子耦合系统动力学特性研究[D]. 周文杰.浙江大学 2016
[3]支持向量机的迭代学习算法及其应用[D]. 李兵.清华大学 2014
本文编号：3018445
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3018445.html
