充液弯管连续/离散模型振动的动刚度解法

发布时间：2024-02-29 20:58

　　由充液弯管三维振动模型切入,应用动刚度法构建了弯管及直管单元的振动求解方法,进而用于组装求解充液管系的振动,可同时适用于含弯管单元的连续模型或只含直管单元的离散模型;通过算例对比,证明动刚度法比传递矩阵法和有限元法在计算效率和精度上有所提升;与充液L型管道振动实验测得的加速度频响曲线对比,验证了本文对于管道组装的计算方法的有效性,此外还分析了连续模型和离散模型的区别及适用范围。

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图１弯管微元段局部坐标系Ｆｉｇ．１Ｌｏｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｎｆｉｎｉｔｅｓｉｍａｌｃｕｒｅｄｐｉｐｅ

２充液弯管的计算模型假设弯管的轴线为一段圆弧，半径为Ｒ，其圆心角为α。图１为一段弯管的微元段，建立了局部坐标系，以管道轴线方向为ｓ，与轴线相切为ｚ轴，垂直于管道平面为ｘ轴，则ｙ轴方向可由右手定则确定。Ｖａｌｅｎｔｉｎ等［１４］提出了充液曲管的八方程模型，描述了平面内曲管的轴向和横....

图２弯管单元组装Ｆｉｇ．２Ａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｃｕｒｖｅｄｐｉｐｅｓ

θｙ２θｚ２ｄ２］ＴＱｅ＝［ｆｘ１ｆｙ１ｆｚ１ｍｘ１ｍｙ１ｍｚ１ｐ１ｆｘ２ｆｙ２ｆｚ２ｍｘ２ｍｙ２ｍｚ２ｐ２］Ｔ下标１和２表示管道的两端，Ｋｅ为管道单元的动刚度矩阵。３．２管道单元拼接３．２．１连续模型当管道中使用弯管单元时，ｚ轴方向始终沿管道的轴向，ｙ轴始终指向该段的弯曲方向，....

图３离散模型的单元组装Ｆｉｇ．３Ｅｌｅｍｅｎｔｓａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｄｉｓｃｒｅｔｅｍｏｄｅｌ

中Ｔｅ＝Ｔ３Ｔ３１Ｔ３Ｔ３熿燀燄１燅为１４×１４的转换矩阵，Ｔ３＝ｃｏｓ（ｘ，Ｘ）ｃｏｓ（ｘ，Ｙ）０ｃｏｓ（ｙ，Ｘ）ｃｏｓ（ｙ，Ｙ）０熿燀燄００１燅，表示ｘ轴与ｙ轴的变换，Ｔ３矩阵中１表示ｚ轴始终沿管道的轴向，式（８）中转换矩阵的元素１表示流速始终沿管道的轴向，式（９）中转换矩阵....

图４整体总刚度矩阵的组装Ｆｉｇ．４Ａｓｓｅｍｂｌｙｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｇｌｏｂａｌｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｍａｔｒｉｘ

２．３整体动刚度矩阵对于离散模型或连续模型，均可由式（８，９）或式（１３，１４）得到在整体坐标系下力与位移列向量的关系为ＱＧｅ＝ＫＧｅＷＧｅ式中ＫＧｅ＝ＴＴｅＫｅＴｅ，为整体坐标系下的单元刚度矩阵。动刚度矩阵的组装与有限元法类似，假设有Ｍ个单元，则有Ｍ＋１个边界节点，共有（７Ｍ＋....

本文编号：3914918