基于埋地管道土-管-内流耦合振动研究

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1、河北理工大学硕士学位论文埋地管道土-管-内流耦合振动研究姓名：郝婷玥申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：陈贵清;王兴国20070401摘要捅要管道作为物流输送的一种有效手段，在现代化生产和人民生活中起着重要作用，是继公路、铁路、水运、航空之后的第五大运输方式。埋地管道埋设在土层中，受管道周围土壤的约束，其响应问题不仅包括管道与流体之间的相互作用，还包括管道与周围土体之间的相互作用．因此考虑土．管道．内流的相互作用，开展埋地输流管道振动模型及动力响应的研究，并考虑地震激励的作用，对社会发展、工程建设和人民生活都具有重要意义。采用Euler-Bemoulli地基粱模型进行计算，利用Ha

2、milton原理推导了土．管．内流耦合作用的横向振动和轴向振动的偏微分方程，采用Cralcrkin法求得管道在不同支承条件下的临界流速和固有频率，并计算了管道的固有频率和临界流速的动态响应。借助MATLAB语言进行编程计算和分析，得到输送流体管道的固有频率随着流速的提高而降低，地基作用和管道的抗弯刚度对管道的稳定性有一定的影响．将埋地管道的横向振动偏微分方程和轴向振动偏微分方程转化为动力学方程的基本形式，将地震激励按照随机波和简谐波分别输入到运动方程中。利用弹性时程分析法，对管道单元进行动力时程分析并编制程序，得到管道中点的位移响应和加速度响应。考虑了土参数、管道参数、地震动参数，支承距

3、离等因素对管道响应的影响．得到土的特性对管道的位移响应和加速度响应有一定的影响，随着土质由软变硬，管道的位移响应越小；在同样的场地土条件下，管道的震害率随地震烈度的增加而增加，随地震入射角的增大而减小。图39表5参lIl关键词；埋地管道；流固耦合；管土相互作用；振动；地震激励分类号：0327河北理工大学硕士学位论文Asaneffectivemethod,pipelineplayedallimportantroleinmodemindustrialandpeople’Slife．ItWaScalledthefifthtransportwayexceptthehighway,railway,

4、wa∞efcarriageandairway．Buriedpipelineswereburiedinsoillayer,sufferingthestipulationofsoilaroundthepipelines．Theresponseincludedtheinteractionnotonlybct'wggnpipelineandsoil．butalsobc

5、啊呦pipelineandinnerfluid．Soconsideringtheinteractionofsoil-pipeline-innerfluid,tocarryouttheresearchofthevibrationmo

6、delandthedynamicresponseofburiedpipelinewasneededforthedevelopmentofthesociety，constructionandlife，addingtheactionofearthquakeexcitation．ThemodelofburiedpipelineadoptedasEuler-Bemoullibt脚n’whichactedbyinnerfluidandoutefconstrainedsoil．applyingtheHamiltonprinciple,thedifferentialequationsofnansver

7、sevibrationandaxialvibmfionwerededuced．ThenaturalfrequenciesofthemodelandthecriticalvelocitywereobtainedusingtheGalcrkinmethodatdifferentsupportingconditions，mol-cOV盯theirdynamicresponseswerecalculated．UtilizingthelanguageofMATLABprogramming，calculatingandanalyzing,thenaturaifrequenciesofpipeline

8、wereloweredalongwiththeflowingvelocityincreasing．Toacertainty,theactionofthefoundationandthebendingrigi,Utyinfluencedthestabilityofthepipelines．TheantiseismicanalytictheoryWassummarizedandanalyzed．Thedifferentialequati