充液管道振動(dòng)特性分析及其減振控制.pdf

1、充液管道廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)工程和居民日常生活中，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活都起著十分重要的作用。但是，管道系統(tǒng)振動(dòng)所造成的噪聲環(huán)境污染，嚴(yán)重時(shí)甚至可導(dǎo)致管系或機(jī)器損壞。所以，降低管道振動(dòng)、保證管道輸送安全，具有很高的理論研究?jī)r(jià)值和重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文在考慮流體和管道耦合作用基礎(chǔ)上，對(duì)充液管道振動(dòng)特性進(jìn)行了深入研究，同時(shí)在此基礎(chǔ)上提出高靜低動(dòng)剛度概念，設(shè)計(jì)加工了高靜低動(dòng)隔振器，并做了相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究。具體說(shuō)來(lái)，本文的主要研究成果和結(jié)論如下：1

2、、推導(dǎo)了基于流固耦合4方程模型的充液管道傳遞矩陣法，得到直管單元軸向振動(dòng)、橫向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳遞矩陣，并將彎管離散為多個(gè)短直管，從而建立充液彎管的傳遞矩陣。另外，推導(dǎo)了管系中常見的集中質(zhì)量、彈性支撐的傳遞矩陣。通過以上推導(dǎo)，得到可用于計(jì)算充液管道模態(tài)、諧響應(yīng)的傳遞矩陣算法。2、分別使用傳遞矩陣法和ANSYS軟件，計(jì)算了“U”形充液管道的模態(tài)頻率和振型。對(duì)比兩者的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)所得各階固有頻率及對(duì)應(yīng)振型基本一致，說(shuō)明傳遞矩陣法可以很好的對(duì)彎

3、管進(jìn)行離散化處理，進(jìn)而進(jìn)行模態(tài)計(jì)算。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，流固耦合作用明顯降低了管系的固有頻率，但對(duì)于模態(tài)振型的影響很小。對(duì)含有彈簧支撐的充液管道進(jìn)行了諧響應(yīng)計(jì)算，驗(yàn)證了推導(dǎo)的彈性支撐傳遞矩陣的正確性。另外，對(duì)不同長(zhǎng)度和外徑的充液管道進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，通過固有頻率的對(duì)比分析可以看出，在其它條件不變的情況下，隨著管道長(zhǎng)度的增加，傳遞矩陣法誤差逐漸減小；階數(shù)越高，固有頻率誤差也越大。當(dāng)管道外徑減小時(shí)，具有相同的規(guī)律。3、介紹了高靜低動(dòng)剛度的概念，設(shè)計(jì)加工

4、了一個(gè)高靜低動(dòng)隔振器，并對(duì)其進(jìn)行了靜力實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。通過靜力實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了加工的隔振器的力-變形曲線基本與理論值接近，達(dá)到了非線性的效果。但是考慮到材料、加工、以及裝配的因素，實(shí)測(cè)曲線與理論曲線存在一定的偏差。而在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，分別測(cè)試了線性彈簧和高靜低動(dòng)隔振器的位移傳遞率。通過對(duì)理論模型的不斷修正，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論曲線基本相同。通過與線性彈簧實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比可知，設(shè)計(jì)加工的高靜低動(dòng)隔振器可使系統(tǒng)的固有頻率減小，從而擴(kuò)大隔振區(qū)間；同時(shí)，高