双参数弹性地基上分布随从力作用下带裂纹悬臂输流管道的稳定性

发布时间：2017-06-09 14:13

  本文关键词：双参数弹性地基上分布随从力作用下带裂纹悬臂输流管道的稳定性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代社会工业的发展和进步,输流管道作为一种重要的运输工具被广泛运用于石油,化工等重要工程领域。随之而来的安全和耐久问题也日益突出,如果这些问题不能很好处理将会给我们带来人员伤亡和财产损失。近年来由于输流管道的稳定性问题等产生的事故屡屡发生,因而对输流管道稳定性的研究非常有必要,同时在工程设计和运行方面具有重大的实际意义。论文主要采用复模态法、矩阵传递法和Galerkin法等分析了双参数地基上考虑分布随从力时地基刚度对悬臂输流管道的稳定性的影响及裂纹位置、深度对悬臂输流管道振动特性的影响。论文主要内容和成果如下:1.通过对悬臂管道系统模型进行微元受力分析并化简,进而得到了双参数地基上悬臂管道受分布随从力作用时的运动微分方程,然后对其进行无量纲化。2.运用复模态法求解无量纲运动微分方程进得相应的模态函数,计算出系统无裂纹时第一、二阶固有频率和流速的关系,同时考虑不同地基刚度与质量比对整个悬臂管道系统振动状态的作用。3.运用矩阵传递法算出系统无裂纹时频率方程并对它进行求解。研究了悬臂管道系统在其他参数一定时地基刚度取不同值情况下分布随从力对系统发生颤振失稳时临界流速影响,同时得出流速、分布随从力、地基刚度、质量比等参数对悬臂管道系统复频率作用情况,分析了管道稳定情况。4.通过对裂纹部分的简化处理并结合边界条件得出裂纹处的局部传递矩阵,然后将其化为整体的传递矩阵。通过计算得到含裂纹悬臂输流管道的模态函数和固有频率,还算出裂纹位置和深度不同值时系统的第一阶特征频率。5.通过对特征频率方程求解,得出考虑不同裂纹位置时分布随从力对管道系统失稳临界流速影响情况,得到地基刚度、质量比、分布随从力、无量纲流速、裂纹位置和深度影响下复频率的变化,进而分析管道系统的稳定性。重点分析了裂纹相关参数的改变对管道系统的稳定性影响。
【关键词】：悬臂 双参数地基 随从力 稳定性 裂纹
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U173.91
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究况12-18
• 1.2.1 输流管道的裂纹12-14
• 1.2.2 双参数地基14-15
• 1.2.3 分布随从力15-16
• 1.2.4 输流管相关计算方法16-18
• 1.3 本论文主要工作18-20
• 第二章 双参数地基上分布随从力下悬臂管道的计算模型20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 运动微分方程的推导20-25
• 2.2.1 流体和管道微元体受力分析20-24
• 2.2.2 双参数地基模型24-25
• 2.3 小结25-26
• 第三章 双参数地基上分布随从力下管道的模态和固有频率26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 运动方程26
• 3.3 运动方程求解26-28
• 3.4 数值结果分析28-31
• 3.5 小结31-32
• 第四章 分布随从力作用下双参数地基上悬臂管道的稳定性32-44
• 4.1 引言32
• 4.2 运动方程求解32-34
• 4.3 计算结果与分析34-43
• 4.3.1 颤振失稳临界流速34
• 4.3.2 不同参数对悬臂管道振动的影响34-43
• 4.4 小结43-44
• 第五章 随从力作用时双参数地基上含裂纹悬臂管道的稳定性44-56
• 5.1 前言44
• 5.2 运动方程求解44-45
• 5.3 模态函数和频率方程45-49
• 5.3.1 含裂纹悬臂输流管道的频率方程45-49
• 5.3.1.1 没有裂纹时管道传递矩阵46-47
• 5.3.1.2 裂纹处管道段传递矩阵47-49
• 5.4 含裂纹输流管道的计算结果与分析49-54
• 5.4.1 颤振失稳的临界流速49-50
• 5.4.2 裂纹深度、位置及分布随从力对管道振动的影响50-54
• 5.5 小结54-56
• 第六章 结论与展望56-58
• 6.1 主要研究成果与结论56-57
• 6.2 研究展望57-58
• 参考文献58-64
• 攻读专业型硕士学位期间发表的主要学术论文64-66
• 致谢66

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