非线性输流曲管面内振动的样条小波有限元方法研究

摘要

由于小波具有多尺度和多分辨等优点,小波有限元的研究和应用受到越来越多的关注。以轴线可伸长的非线性输流曲管为研究对象,详述推导其面内振动微分方程的过程,采用尺度为3、阶数为4和尺度为2、阶数为3的区间样条小条尺度函数分别作为曲管径向位移和周向位移的插值函数,建立了输流曲管面内振动的区间样条小波曲管单元,并应用小波有限元离散了其微分方程,求解了输流曲管的频率、模态和时域响应。数值结果表明:小波有限元计算的前3阶频率与文献对比的误差不超过0.306%,曲管模态基本相似,而在时域动力响应计算上,小波有限元的数值结果与传统有限元几乎重合,且小波有限元频率和时域动力响应的计算时间均大幅减少。以上结论均表明小波有限元在非线性输流曲管面内振动计算有着一定的优势。