带滞变支撑悬臂输流管的动力响应分析.pdf

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1、振动与冲击第3O卷第11期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK带滞变支撑悬臂输流管的动力响应分析黄茜，臧峰刚，张毅雄，叶献辉，蔡逢春(核反应堆系统设计技术国家级重点实验室，成都610041)摘要：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为平台编制丫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，验证了该模型的有效性；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

2、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寓的动力学行为'冈0度的变化不仅使使得系统的分叉类型、分又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。关键词：流致振动；滞变支撑；悬臂输流管；结构稳定性中图分类号：0322文献标识码：ANonlineardynamicanalysisofcantileveredpipesconveyingfluidwithhystereticsupportsHUANGQian，ZANGFeng—gang，ZHANGYi—xiong，YEXian—hui，CAIFe

3、ng—chun(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonReactorSystemDesignTechnology，Chengdu610041，China)Abstract：ByintroducingthehystereticforcesactingonthepipeintoHamilton’Ssystemthroughtheprincipleofvirtualwork，thenonlinearequationsofmotionofcantileveredpipesconveyingfluidwithhyste

4、reticsupportswerederived．Galerkin’SdiscretizationmethodwasappliedtothemotionequationsandnumericalsimulationofdynamicresponseswereperformedbasedontheplatformofMATLAB．Thereasonablenessofthehystereticmodelwasprovedbycomparingtheresultsofitsdegeneratemodelwithotherliteratures．Then，numer

5、icalsimulationwasmadetoanalyzethecomplexdynamicresponsesofthesystemandtheeffectofnondimensionalsupportstiffnessonthedynamicbehaviorsofthesystem．Theresultsshowcomplicateddynamicbehaviorsofthesystemandthevarietyofnondimensionalsupportstiffnesscanleadto【hechangesofbifurcationstyle，bifu

6、rcationpath，periodnumberandbirfurcationparameterrange．Keywords：fluid—inducedvibration；hystereticsupport；cantileveredpipeconveyingfluid；structuralstability近年来，输流管内的轴向流引发的流致振动问题管道的能量方程中，结合悬臂管道的不可伸长假设，导得到了广泛的关注¨J。人们针对输流管的非线性振动出了带滞变支撑的悬臂输流管的非线性运动方程。随做了不少卓有成效的工作，就细长悬臂输流管而言，这后，采用Matlab程序编

7、制了数值计算程序，考察了该系些工作主要包括：逐步建立并完善了输流管的非线性统的动力学响应。运动微分方程J，研究了定常流与振荡流作用下输流管的稳定性分析。滞变支撑(Energyabsorber)的恢复力是变形与速度的函数，在加卸载过程中不是沿着同一个路径变化，而是形成如图1所示的滞变曲线，这种特性能使滞变支撑在地震等紧急工况下大量耗能以保障结构安全。因此，这种支撑已被用于核工业，土木工程、建筑工程等领域。然而迄今为止，却鲜有带滞变支撑输流管流图1滞变模型致振动的研究报道。Fig．1Schematicofhystereticmodel本文基于能量法，将滞变支撑所做

8、的虚功引入到收稿日期：2010—06—