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相似文献
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1.
已有文献在计算振动固井套管固有振动特性时,未充分考虑水泥浆和套管流固耦合的影响,难以准确地得出套管在水泥浆条件下的振动特性。本文进一步考虑了套管和水泥浆的耦合振动特性,基于Euler-Bernoulli梁柱理论及Hamilton变分原理推导了套管与水泥浆耦合振动控制方程,采用有限元方法计算了套管在水泥浆条件下的振动特性,综合分析了管内压力、水泥浆密度、套管长度、水泥浆阻尼等因素对耦合系统横向振动固有频率的影响。结果表明:套管-水泥浆系统的耦合特性不可忽略,随着水泥浆密度的增加,套管横向振动的固有频率降低;套管内流体压力、水泥浆的粘性阻尼和科氏阻尼对耦合系统的横向振动固有频率影响较小,可以忽略不计;随着套管长度的增加,套管横向振动固有频率减小。研究结果可为振动发生器的优化设计提供理论基础。  相似文献   

2.
纵向参数激励下平动刚-液耦合系统稳定性   总被引:1,自引:0,他引:1  
李青  王天舒  马兴瑞 《力学学报》2010,42(3):529-534
纵向参数激励下液体晃动稳定性是航天器动力学中一个广受关注的问题,然而在以往的研究中没有考虑液体晃动与航天器运动之间的耦合作用对系统参数振动稳定性的影响. 建立了用液体晃动等效单摆模型描述的纵向激励下平动刚-液耦合系统的Mathieu方程,采用摄动法确定了耦合系统1/2亚谐波振动和谐波振动的激励幅-频稳定性边界. 研究发现,液体晃动与主刚体横向运动的耦合作用扩大了参数振动不稳定区, 并使其向高频移动,影响的程度随等效晃动质量的减小而减小;液体晃动模态阻尼对1/2亚谐波振动不稳定区的缩小作用远弱于对谐波振动不稳定区的缩小作用. 对耦合系统第1阶液体晃动模态1/2亚谐波振动响应的研究表明:当纵向激励参数在不稳定区内时,可能引起主刚体的纵横耦合振动现象.   相似文献   

3.
钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合晃动——弹性底板   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对小幅晃动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数.针对Winkler弹性地基的情况,应用能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动频率的计算公式.为便于工程应用,给出了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的计算公式.结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、基床系数、液体密度和底板的相对厚度等对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的影响,从而为以后工程结构中钢筋混凝土矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据.  相似文献   

4.
针对小幅晃动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数。针对winkler弹性地基的情况,应用能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动频率的计算公式。为便于工程应用,给出了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的计算公式。结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、基床系数、液体密度和底板的相对厚度等对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的影响,从而为以后工程结构中钢筋混凝土矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据。  相似文献   

5.
在再生式液体发射药火炮中,贮液室流体系统可能发生由自激振动与强迫振动构成的耦合振荡,在喷射结束期很可能形成共振。文中利用线性化近似方法推导出流体系统压力与流速的传递方程,并分析了贮液室流体系统对于瞬变激励的响应模态,其结论得到了实验结果的验证。这种研究方法对于再生式液体发射药火泡机构设计有重要的指导意义。  相似文献   

6.
研究液固耦合效应作用下,两端铰支输液管道系统附加支承的刚度和位置优化设计。应用有限元分析方法,建立了输液管道液固耦合振动方程。为有效控制管道结构的振动,利用在管道结构上附(增)加支承的方法,提高输液管道系统的固有频率,预防系统可能发生强烈的耦合振动导致不稳定状态。提出了附加支承最小(临界)刚度的快速计算策略和途径,分别探讨分析了输液管道内液体的流速、附加支承的位置以及第一阶固有频率的目标值对最优支承刚度值的影响。  相似文献   

7.
可控约束阻尼层板的控制实验研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
张希农  李俊宝 《实验力学》1999,14(4):437-444
对具有可控约束阻尼层的板进行了振动控制实验研究. 以压电片作为作动器,根据测量的结构振动信号,反馈控制约束层的变形,抑制板的振动. 对试验件进行了试验模态分析,讨论了压电片的附加位置;采用比例反馈对试验件进行了控制试验;试验给出了控制效果和压电片面积的关系. 研究结果证明,这种利用粘弹性阻尼抑制结构的高频振动,利用压电材料的逆压电效应控制结构的低频振动的主被动杂交控制方式对薄壁结构的振动抑制效果显著,控制频率范围宽,可靠性高.  相似文献   

8.
液体调谐减振器的分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文利用Lamb变换,考虑液体的粘性,略去二维Navier-Stokes方程中的非线性预后,建立了频域内Navier-Stokres方程的边界积分表达式,完整地处理了边界条件(包括自由面边界条件和固壁边界条件)并且给出了液体随结构振动时的附加质量与阻尼的计算表达式。  相似文献   

9.
假定空气是可压缩、无粘性和有势的,推导了薄膜结构的非线性刚度矩阵和空气与薄膜结构耦合作用的气动力表达式。根据薄膜结构的受力特点,建立了薄膜结构与空气耦合系统的运动方程。采用有限元方法对无限域的空气进行简化,建立了空气与薄膜结构的耦合有限元模型,模拟了空气对薄膜结构的附加质量和声致阻尼影响。考虑薄膜结构的几何非线性,对结构在空气中的自由振动和受迫简谐振动进行了系统分析,同时探讨了流体环境对薄膜结构动力响应的影响因素。  相似文献   

10.
充液管道系统的模态分析   总被引:25,自引:0,他引:25  
考虑管道与液体之间的泊松耦合与连接耦合,推导了低频情况下的充液直管轴向、横向振动传递矩阵与弯管单元的传递矩阵,引入了弯管弯曲因子,对-“L”形充液管系进行了研究,使用ANSYS有限元分析软件与传递矩阵法计算了两种边界条件下充液、充所管系的模态频率与模态振型,结果表明,气体与管道之间的耦合作用对管系模态的影响可忽略;而对充液管系而言,因液耦合作用不能忽略。  相似文献   

11.
LIQUID-SOLID COUPLED SYSTEM OF MICROPUMP   总被引:1,自引:0,他引:1  
This paper employs the integral-averaged method of thickness to approximate the periodical flows in a piezoelectric micropump, with a shallow water equation including nonlinearity and viscous damp presented to characterize the flows in micropump. The finite element method is used to obtain a matrix equation of fluid pressure. The fluid pressure equation is combined with the vibration equation of a silicon diaphragm to construct a liquid-solid coupled equation for reflecting the interaction between solid diaphragm and fluid motion in a micropump. Numerical results of a mode analysis of the coupled system indicate that the natural frequencies of the coupled system are much lower than those of the non-coupled system. The influence of additional mass and viscous damp of fluid on the natural frequencies of the coupled system is more significant as the pump thickness is small. It is found that the vibration shape functions of silicon diaphragm of the coupled system are almost the same as those of the non-coupled system. This paper also gives the first-order amplitude-frequency relationship of the silicon diaphragm, which is necessary for the flow-rate-frequency analysis of a micropump.  相似文献   

12.
Research on solid-liquid coupling dynamics of pipe conveying fluid   总被引:1,自引:0,他引:1  
I.IntroductionSolid-fluidcouplingvibrationproblemofpipesconveyingfluidarepresencegenerallyinthedomainofastronomic,energysources,chemicalindustryetc..Notonlytheoreticallytheproblemhaswideresearchvalue,butpracticallytheproblemhaswideengineeringbackground.Therefore,itisimportantreseachproblemihsciencedomainspang.Thefirstrightequationofsolid-liquidcouplingvibrationofpipeconveyingfluidwaspiovidedbyG.W.Housner,andV.Y.Feodosievil'2].Thebasicfrequencycharacteristicofpipesconveyingfluidwasstudiedre…  相似文献   

13.
Some exact solutions of the time-dependent partial differential equations are discussed for flows of an Oldroyd-B fluid. The fluid is electrically conducting and incompressible. The flows are generated by the impulsive motion of a boundary or by application of a constant pressure gradient. The method of Laplace transform is applied to obtain exact solutions. It is observed from the analysis that the governing differential equation for steady flow in an Oldroyd-B fluid is identical to that of the viscous fluid. Several results of interest are obtained as special cases of the presented analysis.  相似文献   

14.
The crossing frequency is the number of times per second the vibration amplitude crosses the zero displacement line from negative displacement to positive displacement. In flow-induced vibration in which the motions are often random and/or a number of modes contribute to the vibration amplitudes, the crossing frequencies are modal-weighted average frequencies of the vibration. It is postulated in this paper that the crossing frequency can be used as a measure of heat exchanger support-plate effectiveness. Using a time-domain, nonlinear analysis technique, the crossing frequencies of a tube vibrating in support plates with oversized holes can be computed as a function of time and the tube-to-support-plate clearances. It was found that the fluid–elastic stability margin of a tube bundle, in the context of the original Connors' equation for tube bundle fluid–elastic instability, should be independent of the tube-to-support-plate clearances. A simple method of estimating the critical velocity based on the time-domain equation of fluid–elastic stability is suggested.  相似文献   

15.
裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论与数值模拟   总被引:5,自引:0,他引:5  
根据裂缝性低渗油藏的储层特征,建立适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型。将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立裂缝性低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解.通过数值模拟对一实际井网开发过程中孔隙度、渗透率的变化以及开发指标进行计算,并和刚性模型以及双重介质模型的计算结果进行了分析比较.  相似文献   

16.
Based on the differential constitutive relationship of linear viscoelastic, material, a solid-liquid coupling vibration equation for viscoelastic pipe conveying fluid is derived by the D'Alembert's principle. The critical flow velocities and natural frequencies of the cantilever pipe conveying fluid with the Kelvin model (flutter instability) are calculated with the modified finite difference method in the form of the recurrence formula. The curves between the complex frequencies of the first, second and third mode and flow velocity of the pipe are plotted. On the basis of the numerical, calculation results, the dynamic behaviors and stability of the pipe are discussed. It should be pointed out that the delay time of viscoelastic material with the Kelvin model has a remarkable effect on the dynamic characteristics and stability behaviors of the cantilevered pipe conveying fluid, which is a gyroscopic non-conservative system.  相似文献   

17.
《Comptes Rendus Mecanique》2014,342(12):692-699
The vibration analysis of a micro-pump diaphragm is presented. A piezoelectric micro-pump is studied. For this purpose, a dynamic model of the micro-pump is derived. The micro-pump diaphragm is modeled as circular double membranes, a piezoelectric one as actuator and a silicon one for representing the membrane for pumping action. The damping effect of the fluid is introduced into the equations. Vibration analysis is established by explicitly solving the dynamic model. The natural frequencies and mode shapes are calculated. The orthogonality conditions of the system are discussed. To verify the results, the finite-element micro-pump model is developed in ANSYS software package. The results show that the two methods are well comparable.  相似文献   

18.
基于实体的注射成型流动模拟   总被引:4,自引:0,他引:4  
提出了应用中面模型技术模拟实体模型的注射成型流动过程的新方法。对实体模型的表面进行二维网格划分,将结点在厚度方向上配对.配对点之间添加虚拟热流道单元,建立二维有限元分析的网格模型。将HeleShaw流动应用于非等温条件下的粘性、不可压缩流体,建立基于中面模型流动分析的数学模型,用充填园子的输运方程描述流动前沿。用有限元计算充填过程的压力场.有限差分计算温度场,高阶的Taylor展开式计算每一时间步长的充填因子。针对Han设计的试验模具,用相同的材料及工艺条件,比较中面模型和实体模型的模拟结果。算例分析表明,这种方法可以有效地模拟基于实体模型的注射成型流动过程。  相似文献   

19.
基于传递函数法的水下消声层声学性能研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
潜艇在水下潜航时,为防止敌方声呐的探测,需要采用各种主被动手段来降低自身的噪声,其中主要手段就是在潜艇外壳覆盖黏弹性消声瓦结构. 针对潜艇消声瓦结构降噪问题,考虑结构两侧的流体负载,建立了潜艇壁面水下消声覆盖层的消声理论模型. 将潜艇壁面结构简化为无曲率的无限大薄板,基于基尔霍夫(Kirchho )薄板理论和声波方程,应用传递函数法导出了消声覆盖层的声压插入损失. 利用所建理论模型进行了数值计算,讨论了不同的内侧流体介质、艇壳厚度、消声层厚度和孔腔形状对壁面结构振动与声学性能的影响. 研究发现,内侧介质为空气时,在低频段,消声层对结构振动的削弱量小于消声层加入后艇壳振动的增强量,故消声层的加入反而使壁面结构的振动增大;在高频段,覆盖消声层后壁面结构的振动明显减小. 内侧介质为水时,覆盖消声层后,壁面结构的振动在全频段均减小,且减小量随频率的增加而增加. 增大艇壳厚度及消声层厚度有利于潜艇壁面结构的减振降噪. 当消声层孔腔内径沿潜艇内侧至外侧的方向先减小再增大时,消声层在高频段减振降噪效果较佳;当孔腔内径沿潜艇内侧至外侧的方向先增大再减小时,消声层在中频段的减振降噪效果更好.   相似文献   

20.
浸没的球面各向同性球壳的自由振动   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文引入三个们移函数并用球面调和函数展开,可将球面各向同性弹性力学的基本方程转化成一个独立的二阶常微分方程和另一个耦合的二阶常微分方程组,采用液动压力表示流体与壳的相互作用,可以把无限大不可压缩流体中任意厚度球面各向同性球壳的自由振动频率计算归结为一个代数循征值问题,文中计算了若干种情况下球壳的频率,在各向同性情形与有关文献作了比较。  相似文献   

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