弹性支承输流管道的动力学特性.pdf

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1、第3期机械设计与制造2010年3月MachineryDesign&Manufacture129文章编号：1001—3997(2010)03—0129—03弹性支承输流管道的动力学特性术包日东冯颖毕文军(沈阳化工学院，沈阳110142)DynamiccharacteristicsofpipelineconveyingfluidwithelasticsupportsBAORi-dong，FENGYing，BIWen-jun(ShenyangInstituteofChemicalTechnology，Shenyang110142，China)i【摘要】研究两端弹『生支承输流管道横

2、向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数，i；由两端弹性支承的边界条件得到其模态j-函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量{；比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表li明，管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大，随流体流速、流体压强和管截面轴向；；压力的增加而下降；静态失稳II盘界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降，随61管截面轴向拉力的增加而上升。l关键词：弹性支承；输流管道；固有频率；失稳临界流速；动力学特性i；【Abstract】Thedynami

3、ccharacteristicsofpeconveyingfluidwithbothendssupportedelastically{：Wasinvestigated．Theexpressionofverticalvibr~ionmode-functionofpipelinesupportedelasticallyon：6twoendsWasderivedfromtheboundaryconditionofelasticsupportedbeam．Theeffectofsupportingelas-l；ticcoefficient，massro,fluidpressure,

4、flowr~e，andaxialforceofpesectiononnaturalcharacteristies{；andcriticalinstabilityflowrateWascalculatedandanalyzedbasedontheeigenequationofmotion．Thenu一16mericalresultsshowedthatitsnaturalfrequencyWasproportionaltoelasticsupportingcoefficientandaxial5；pressedforceofpesection，6MWasproportiona

5、lconverselytofluidflowrateuidpressureandaxial{：sectionaldrawnforceofpipe．Thestaticinstabilitycriticalflowratevariedconverselywithelasticsupport-!lcoeficient,fluidpressureandaxialpressedforce，butvariedwithaxialdrawnforce．；；Keywords：Elasticsupports；Pipeconveyingfluid；Naturalfrequency；Critica

6、linstabilityflowrate；c9Dvnamiccharacteristics；B一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯一～】。‘中图分类号：TH16，0317-3文献标识码：A1引言2运动方程对于输流管道的端部在理想约束下的动力学特性研究，已有如图1所示，两端弹性支承输流管道，考虑Kelvin—Voigt粘大量的文献资料报道。工程实际中的输流管道，由于支承型式弹性管材、管内流体压力效应和管截面轴向力作用，其梁模型振的多样性，或者由于环境温度、湿度、振动以及疲劳等因素的影动方程为[6,7,9,10,1：响，支承可能会发生“松动”，从而由理想支承变成一种中间状态的约束条件。

7、文献研究了端部受线性弹簧支承和扭转弹簧约束的约束悬臂管道的固有特眭、动力稳定性和非线性动力学杼l生。0U文献噪用动力学分析方法，研究了两端受线性弹簧支承和扭；妻转弹簧约束的一般支承管道的固有特性、动力稳定性和非线性动一力学特性。文献[12131~究了两端受扭转弹簧约束的约束简支管道图l弹性支承管道模型的动力学特『生和稳定性。文献将这些具有特殊支承方式的输鲁l备+m等+2myU流管道应用于工程结构中，分别分析了海底悬跨输流管道和埋土输流管道的动力学特性和动力响应。+(z，+A尸一)—一=0(1)本文在文献21的基础上