输流弯管流固耦合振动有限元分析

为了研究流体流经弯管时管道力学性能的变化情况,以流固耦合振动理论为基础,建立输流弯管有限元模型,利用ANSYS Workbench得到流体作用下管道的应力和变形,并分析了不同流体脉动频率对管道振幅的影响。结果表明:当流体流经弯管时,最大等效应力出现在管道入口上端和出口左端,最大变形出现在管道弯曲段;考虑单向流固耦合作用时管道应力与形变分析结果小于考虑双向流固耦合作用时的分析结果;输流弯管的主要振动形式为横向振动;流速一定时,流体的脉动频率与弯管的固有频率越接近,弯管的振幅越大。

L型输流弯管自由模态分析

给出了直管在轴向和横向振动的传递矩阵,给出弯曲管道离散模型的节点传递矩阵,推导了在直管与弯管过渡区域的无因次化矩阵。分别计算了末端自由和固定2种边界条件下的输流弯曲管道模态,并与有限元方法计算结果相比较。结果表明,传递矩阵法能有效计算输流管道系统模态,同时流固耦合作用对输流管路模态影响较大,计算时不容忽视。

输流弯管的面内强迫振动分析

针对承受外载荷和内部流体共同作用下两端支承式输流弯管的强迫振动问题,基于修正的不可伸长理论,根据牛顿第二运动定律建立了它的面内强迫振动微分方程,利用拉普拉斯变换法推导得到了相应的格林函数,进而结合叠加原理获得了稳态响应的解析解.主要研究了外部载荷与弯管正切方向的夹角、激振频率以及激振位置对两端支承式输流弯管切向位移稳态响应的影响.发现基于共振原理求解得到的固有频率具有较高的精度;夹角和激振位置的变化引起响应幅值的变化较为复杂;利用本方法可计算响应幅值的局部最大值产生的位置以及该值的大小.研究对设计管路的布局以及后续的可靠性设计均有良好的指导意义和较高的应用价值.