充液管道振動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，對國民經(jīng)濟(jì)、人民生活都起著十分重要的作用。但是，管道系統(tǒng)振動所造成的噪聲環(huán)境污染，嚴(yán)重時甚至可導(dǎo)致管系或機(jī)器損壞。所以，降低管道振動、保證管道輸送安全，具有很高的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義。本文在考慮流體和管道耦合作用基礎(chǔ)上，對充液管道振動特性進(jìn)行了深入研究，同時在此基礎(chǔ)上提出高靜低動剛度概念，設(shè)計加工了高靜低動隔振器，并做了相關(guān)理論和實驗研究。具體說來，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、橫向振動、扭轉(zhuǎn)振動的傳遞矩陣，并將彎管離散為多個短直管，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，計算了“U”形充液管道的模態(tài)頻率和振型。對比兩者的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)所得各階固有頻率及對應(yīng)振型基本一致，說明傳遞矩陣法可以很好的對彎

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

4、了一個高靜低動隔振器，并對其進(jìn)行了靜力實驗和振動實驗。通過靜力實驗，驗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，實測曲線與理論曲線存在一定的偏差。而在振動實驗中，分別測試了線性彈簧和高靜低動隔振器的位移傳遞率。通過對理論模型的不斷修正，使得實驗結(jié)果和理論曲線基本相同。通過與線性彈簧實驗結(jié)果的對比可知，設(shè)計加工的高靜低動隔振器可使系統(tǒng)的固有頻率減小，從而擴(kuò)大隔振區(qū)間；同時，高