弹性支承和含裂纹输流管道在分布随从力作用下的稳定性

摘要

论文分别对弹性支承输流管道和含裂纹输流管道在分布随从力和流体流动共同作用下的流固耦合问题进行了理论分析、数值计算，探讨了其在稳定性方面的丰富的表现形式以及各种因素下的动力特性，运用ABAQUS有限元软件对悬壁输流管道在分布随从力作用下的稳定性进行了模拟分析并结合既有的理论成果对分析结果进行了评价。论文主要内容和成果包括：
　　1,以两端弹性支承梁和含裂纹梁的振型函数为试函数，采用Galerkin法对在流动流体和分布随从力共同作用下管道的运动微分方程进行离散。
　　2,结合边界条件求出弹性支承输流管道模态函数的一般表达式及其频率特征值；通过传递矩阵法结合边界条件求出含裂纹时输流管道的模态函数的一般表达式及频率特征值。
　　3,通过求解特征值问题，得到了输流管道两端弹性支承刚度取不同值时输流管道前二阶特征值的变化关系以及无量纲临界流速随无量纲分布随从力的变化关系；得到了不同裂纹深度和位置下输流管道的频率值以及不同裂纹位置下其发散失稳无量纲临界流速随无量纲分布随从力的变化关系。
　　4,得到了输流管道在支承刚度、分布随从力、流速、质量比综合因素下复频率的变化以及失稳时的临界流速；得到了裂纹深度与位置对分布随从力作用下简支输流管道临界流速和失稳形式的影响。
　　5,建立了分布随从力作用下的悬臂输流管道的ABAQUS有限元分析模型，借助流固耦合接触面联合分析了不同分布随从力和流速作用下输流管道的稳定性，参考已有理论结论对模拟分析结果进行了评价。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究状况

1.3 主要工作

第2章 分布随从力作用下输流管道的理论模型

2.1 前言

2.2 运动微分方程

2.3 小结

第3章 模态和固有频率

3.1 前言

3.2 模态函数的推导

3.3 小结

第4章 弹性支承输流管道在分布随从力作用下的稳定性

4.1 前言

4.2 输流管道在分布随从力作用下的运动方程

4.3 弹性支承输流管道的计算结果与分析

4.4 小结

第5章 分布随从力作用下含裂纹输流管道的稳定性

5.1 前言

5.2 运动方程

5.3 含裂纹输流管道的计算结果与分析

5.4 小结

第6章 悬臂输流管道在随从力作用下的数值模拟及评价

6.1 引言

6.2 ABAQUS流固耦合(FSI)有限元求解模块概述

6.3 小结

第7章 结论与展望

7.1 主要研究成果和结论

7.2 研究展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的主要学术论文

致谢