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弹性地基输流管道的振动特性分析

论文摘要

弹性地基输流管道在能源输送、城市给排水、化工及核工业等领域中有着广泛的应用。本文以弹性地基两端铰支、两端固支输流管道为研究对象,研究了管道在定常流和脉动流作用下的振动特性。建立了弹性地基输流管道的系统控制微分方程,并依据此模型分析了系统的固有频率,研究了在两端较支和两端固支这两种边界条件下一些物理参数对固有频率的影响。以线性色散关系为基础,研究了全局不稳定和局部不稳定性及其二者之间的联系;重点研究了一些物理参数对输流管道的绝对不稳定性和对流不稳定性的影响。考虑脉动流引起的管道参数共振问题,将多尺度法直接应用于偏微分控制方程进行管道动力特性研究。计算了次谐波共振与组合共振的失稳边界,并讨论了系统的各种参数对管道稳定性的影响;分析了零解和非零解的稳定性,得到非线性响应曲线。利用Galerkin方法导出了二阶、四阶离散化近似常微分方程组,并用四阶龙格库塔法进行求解;应用Matlab软件验证了理论分析得出的输流管道的固有频率、失稳区域、共振等结果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的背景、意义
  • 1.2 国内、外研究现状
  • 1.3 本课题的主要任务
  • 1.4 课题的创新与不足之处
  • 1.5 论文的结构安排
  • 1.6 小结
  • 第2章 运动控制方程的建立
  • 2.1 引言
  • 2.2 运动方程的推导
  • 2.3 方程的边界条件
  • 2.4 方程的无量纲化
  • 2.5 小结
  • 第3章 模态与固有频率
  • 3.1 引言
  • 3.2 模态和固有频率分析
  • 3.2.1 两端铰支输流管道的模态和固有频率分析
  • 3.2.2 两端固支输流管道的模态和固有频率分析
  • 3.3 小结
  • 第4章 局部和全局稳定性
  • 4.1 引言
  • 4.2 基本概念和基本理论
  • 4.3 局部稳定性
  • 4.3.1 刚度对局部稳定性的影响
  • 4.3.2 弹性系数对局部稳定性的影响
  • 4.3.3 轴向力对局部系稳定性的影响
  • 4.3.4 一般情况
  • 4.4 全局稳定性
  • 4.5 局部稳定和全局稳定之间的联系
  • 4.6 小结
  • 第5章 参数共振与稳定性分析
  • 5.1 引言
  • 5.2 组合共振及稳定性分析
  • 5.3 组合参数共振稳态响应
  • 5.4 不同边界条件稳定区域示例
  • 5.4.1 两端铰支情况
  • 5.4.2 两端固支情况
  • 5.6 小结
  • 第6章 非线性振动分析
  • 6.1 引言
  • 6.2 非线性脉动分析
  • 6.3 非线性振动特性分析
  • 6.4 不同边界条件下共振响应及参数影响示例
  • 6.4.1 两端铰支情况
  • 6.4.2 两端固支情况
  • 6.5 小结
  • 第7章 数值模拟
  • 7.1 引言
  • 7.2 方程的离散化
  • 7.3 数值模拟
  • 7.3.1 数值模拟输流管道的固有频率
  • 7.3.2 数值模拟输流管道的失稳区域
  • 7.3.3 数值模拟输流管道的共振形式
  • 7.4 小结
  • 结论
  • 附录Ⅰ 2阶、4阶Galerkin法计算固有频率程序清单
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表 （含录用）的学术论文

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/4f0290e74ac538e7e8ca1822.html