海洋气-液两相输流复合材料立管双向耦合涡激振动特性分析

为了研究深海油气开发中输送气-液两相复合材料海洋立管的涡激振动,本文对新型复合材料立管在气-液两相内流及海洋外流共同作用下,其横流向和顺流向耦合涡激振动特性进行了分析和研究。基于Hamilton变分原理建立了考虑气-液两相流输运特性、内流流速、轴向顶张力及纤维复合材料特性影响的立管横流向和顺流向耦合振动控制方程,采用尾流振子模型模拟海流对细长复合材料立管的涡激力。利用Newmark-β和四阶Runge-Kutta耦合迭代法求解耦合动力学方程,定量地分析了内流液相流速、气体体积分数以及纤维铺层角对复合材料海洋立管横流向和顺流向涡激振动特性的影响。数值结果表明,立管的振动形态与液相流速呈正相关,与气体体积分数和纤维铺层角呈负相关,并且液相流速、气体体积分数和纤维铺层角对顺流向的偏移量比横流向的影响更大;在振动位移最小的位置处,复合材料立管的运动多为准周期或者混沌形式;立管横流向的弯曲应力对于参数的改变相对于顺流向更加敏感,存在“跳跃”改变现象。

轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合振动研究

本文研究了轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动问题。选择梁横截面的剪切中心作为坐标原点,坐标轴平行于梁截面的几何轴;振动微分方程中有关梁截面几何特性的参数均采用相对于几何轴的参数。结合具体的边界条件求解自由振动微分方程组,辅以Mathematica软件计算梁振动的固有频率。针对具体的算例,给出了三种边界条件下梁弯扭耦合振动的固有频率的数值结果,并与Ansys软件的计算结果进行了比较,分析了误差来源以及轴向荷载对弯扭耦合自由振动的影响。数值结果验证了本文方法在其适用范围内的精确性和有效性。本文忽略了翘曲刚度的影响。

抽芯式斜流泵振动频谱的研究

针对大型抽芯式斜流泵机组振动严重,本文采用数值模拟和试验对其振动频谱进行研究。分别对双向FSI模型和单一流体域模型进行比较,模拟结果表明双向FSI模型的有效扬程更加准确,模拟出的内部流场规律符合实际流动。计算得到其内部水力激振的通过频率为24.5 Hz;采用附加质量法对转子部件进行模态分析,得到一阶模态接近44.79 Hz,与实测频率在44.5Hz左右处出现的一个小波峰相符;测试转轴轴心轨迹,得到轴心轨迹为偏心椭圆,转频为4.08 Hz与实测频谱的主振频相同,研究结果表明斜流泵振动主要是由于转子不平衡引起。

不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究

利用新研制的三轴—扭剪多功能剪切仪分别进行了竖向与扭转双向耦合剪切振动、振动三轴和振动扭剪等3种试验,采用内置于三轴室的轴力及扭矩双出力传感器和非接触式微小位移传感器测量荷载与位移,着重研究了均等固结条件下福建标准砂的动模量特性。试验结果表明:动力双向耦合试验在扭转方向和竖向的动模量与应变之间的变化规律分别与相同条件下的动扭剪、动三轴试验结果一致;归一化动模量与按照参考应变归一化后的应变比之间的关系不再依赖于初始固结压力、密度及应力路径;动三轴试验与动扭剪试验所得到的最大动剪切模量与初始固结应力之间的关系基本一致,与此相比,由动力耦合试验中扭转向振动分量所得到的结果偏高,由动力耦合试验中竖向振动分量所得到的结果又稍低。

口环密封对多级离心泵湿转子横-轴双向耦合动特性的影响

为探究口环密封对多级离心泵转子横-轴双向耦合振动的影响,基于空间欧拉角变换及有限元法,建立了多级离心泵转子系统叶轮和轴系的微分运动方程,在此基础上,充分考虑口环流体激振力和多种轴向力的耦合作用,利用矩阵运算方法建立了多级离心泵湿转子的横-轴双向耦合振动模型,并采用Newmark法对双向耦合系统的瞬态动力学特性进行求解,重点研究了口环密封长度、压差和间隙对系统耦合振动特性的变化规律,计算了不同密封参数下的流体激振力.计算结果表明,口环密封对转子系统横向振动的洛马金效应随着密封长度和压差的增大以及间隙的减小愈发明显,转子系统的横向稳态振动收敛速度快于轴向稳态振动的收敛速度,两向瞬态振动的振动频率呈现出完全不同的特性.此外,密封的流体激振力与密封长度呈现非线性变化关系,而与密封压差和间隙呈现线性变化关系.

横向磁场中轴向运动铁磁梁的磁弹性主共振

研究在外激励力与磁场作用下轴向运动铁磁梁的磁弹性非线性主共振问题.基于弹性理论和电磁理论,给出梁的动能和弹性势能表达式,根据哈密顿原理,推导出磁场中轴向运动铁磁梁的磁弹性双向耦合非线性振动方程.通过伽辽金积分法进行离散,得出两端简支边界条件下铁磁梁磁弹性非线性强迫振动方程.应用多尺度法对方程进行求解,得出幅频响应方程.最后通过算例,给出铁磁梁的幅频特性曲线、振幅—磁感应强度和振幅—外激励力曲线并进行分析.结果显示,在幅频响应曲线中铁磁梁的轴向运动速度、外激励力、轴向拉力越大,共振振幅越大;而磁感应强度越大,振幅越小.