输流管的振动特性与数值仿真计算

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1、分类号学号M201071343学校代码10487密级硕士学位论文输流管的振动特性与数值仿真计算学位申请人：干俊学科专业：固体力学指导教师：王琳副教授答辩日期：2013.01.24AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringVibrationCharacteristicsandNumericalSimulationsofPipesConveyingFluidCandidate:GanJunMajor:SolidM

2、echanicsSupervisor:Assoc.Prof.WangLinHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要输流管是一种非常常见并且重要的工程结构，它在石油化工、机械工程、水利工程、生物工程、航天工程、核工业以及日常生活

4、中都有相当广泛的应用。输流管道的振动，是一种非常典型的流固耦合振动。它虽然是最为简单的流固耦合系统，但是却有益于解决许多复杂的动力学问题。但是输流管道系统的振动有时会影响到系统的正常使用，严重时甚至会引发安全事故。因此，输流管道振动问题的研究是一个十分重要的课题，具有非常广泛的意义。本文采用动力刚度法对三维输流管道进行振动分析，基于修正的不可伸缩理论，考虑管内流体流动所产生的稳态轴向力，提出了一种改进的输流管单元的弯曲振动控制方程。通过对输流直管和环形输流曲管的计算分析，验证了该方法的有效性，进而对三维管道进行振动分析。结果表明，稳态轴向力项对

5、于输流曲管的振动特性有着显著的影响。本文还利用有限元软件仿真对输流管道进行振动分析。主要基于有限元软件ADINA验证了输流直管的振动特性，并且进一步对各种输流曲管进行了分析。通过结果对比表明，利用ADINA有限元软件仿真可以有效地求解低流速情形下输流直管及曲管的振动特性问题，这也为分析输流管道流固耦合作用下的振动特性问题提供了一种新的途径。关键词：输流管；动力刚度法；稳态轴向力；有限元仿真；振动特性；ADINAI华中科技大学硕士学位论文AbstractPipesconveyingfluidareverycommonandimportanteng

6、ineeringstructures,andwidelyusedinpetrochemicalindustry,mechanicalengineering,waterconservancyproject,biologicalengineering,aerospaceengineering,nuclearindustryandeverydaylife.Thevibrationofpipesconveyingfluidisaverytypicalfluid-structureinteractionproblem.Itisaphysicallysim

7、plefluid-structureinteractionsystem,butmaybeusefulforsolvingmanycomplexdynamicproblems.Thevibrationofpipingsystemconveyingfluidwillaffectthenormaluseofthesystem,seriouswhenevencausesafetyaccidents.Therefore,thestudyofvibrationofpipesconveyingfluidisaveryimportantissue,andhas

8、averybroadsense.Thedynamicstiffnessmethodtothevibrationanalysisofthree-dime