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相似文献
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1.
含剪力销(锥)螺栓法兰连接结构非线性特性   总被引:3,自引:1,他引:2  
连接结构广泛应用于航空航天、化工装备和核电站等大型工业装备中。对于轴弯剪组合作用下的连接结构,需要螺栓、法兰和剪力销的联合工作以抵抗外力。本文针对含剪力销(锥)的螺栓法兰连接结构的动力学问题开展研究,将该类结构抽象为三自由度的质量-双线性弹簧系统,建立非线性动力学模型的数学列式,并进行数值求解。重点研究该系统在横向冲击(剪力)下的动力学特性。通过理论分析与数值计算,指出该非线性系统存在3个方向自由度全耦合的振动现象,并阐述该系统自由度的解耦条件;对纵向振动与横向错动的耦合振动频率关系进行讨论并分析其相互联系;研究剪力销倾角对螺栓最大轴向拉力的影响规律并给出关系曲线,指出其最佳设计角度区间。  相似文献   

2.
对箱梁各翼板(顶板、悬臂板、底板)分设不同剪力滞广义纵向位移,其横向分布均取二次抛物线形式,并引入载荷横向位置参数η,以分析载荷横向变位对剪力滞效应的影响.运用能量变分原理,建立剪力滞控制微分方程,求解了简支梁和悬臂梁在均布载荷作用下的控制微分方程的解.算例分析表明:载荷横向变位改变直接承受载荷的翼板的正负剪力滞特性,对非直接承载翼板只改变其应力幅度;箱梁横向框架效应对直接承载翼板纵向应力的贡献远远大于剪切变形.与块体有限元分析结果较吻合,表明该算法能较准确分析载荷横向变位作用下箱梁剪力滞的变化规律.  相似文献   

3.
对在平面内做大范围转动的中心刚体柔性梁系统的动力学进行了研究,建立了考虑大变形效应的系统刚柔耦合动力学模型,并进行了动力学仿真.该动力学模型不但考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向变形(包含轴向拉伸变形和横向弯曲变形而引起的纵向缩短项),还考虑了纵向变形对曲率的影响,称为曲率纵向变形效应.在以往的研究中,柔性梁的横向弯曲变形能往往直接使用柔性梁横向弯曲变形来表达,并没有考虑纵向变形的影响.为了考虑柔性梁纵向变形对横向弯曲变形能的影响,在浮动坐标系下使用柔性梁参数方程形式的精确曲率公式来计算柔性梁的弯曲变形能.在此基础上建立了基于浮动坐标系的考虑曲率纵向变形效应的刚耦合动力学模型.论文给出了数值仿真算例,验证了本文所建的动力学模型既能适用于柔性梁的小变形问题,又能适用于大变形问题,且较现有高次刚柔耦合动力学模型更加适用于大变形问题的处理.论文还通过与能处理柔性梁大变形问题的绝对节点坐标法的比较,验证了模型的正确性.   相似文献   

4.
固—液耦合Timoshenko管道的稳定性分析   总被引:12,自引:0,他引:12  
根据Hamilton原理的固-液耦合振同分方程用幂级数法计算了Timoshenko管道的固有频率和临界流速。给出了管道前三阶固有频率-流速的关系曲线,分析了转动惯量对该输流管道的稳定特性的影响。计算结果表明,转动一对两端简支的固-液合Timoshenko管道的静力失稳没有影响,但对其频率特性和动力失稳有影响。  相似文献   

5.
本文通过在Newmark模型中引入翘曲形函数来描述楼板纵向位移的横向非均匀分布.然后采用虚余功原理建立了考虑剪力滞后效应的钢—混凝土组合梁力法单元。该力法单元严格地满足平衡条件.而仅在积分意义上满足变形协调条件,但具有与通用位移有限元法相一致的刚度矩阵形式。由于受平衡条件的限制结点外力不相互独立,而翘曲位移引起的双弯矩和双剪力使得内力关系变得非常复杂,本文给出了推导力法梁单元内力形函数的通用方法。此外.本文还考虑了梁间荷载的存在对内力形函数的影响。算例分析表明,所提出的力法单元有较高的精度,并发现:在有梁间分布荷载时.采用将梁间分布荷载等效为结点荷载的方法将显著降低应力的精度,而采用高次力法单元对于提高情度没有明显的作用。  相似文献   

6.
对在平面内做大范围转动的中心刚体-柔性梁系统的刚柔耦合建模理论进行了深入研究,建立了系统的高次耦合动力学模型. 该动力学模型考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性耦合变形项,并保留了与非线性耦合项相关的一些高阶项,最终得到了系统的高次刚柔耦合动力学方程. 由此得到的动力学方程不仅能适用于柔性梁的小变形问题,也同样适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理柔性梁大变形问题上的不足. 通过与绝对节点坐标法以及一次近似耦合模型的对比验证了高次耦合模型的正确性.  相似文献   

7.
采用Timoshenko梁模型提出了求解多跨管道流固耦合振动的波动方法.借助边界处的几何连续条件和力平衡条件,得到了波在固支、简支和自由三种端部条件下的反射模型;建立了波在中间弹性支撑处的散射模型;结合以上散射模型,得到了多跨管道流固耦合振动的频率特征方程;通过计算两端简支管道的临界流速,验证了所建立模型的正确性.最后,计算了一段40m长、七跨管道在三种工况下的前五阶固有频率.计算结果表明:波传播方法具有易于编程、执行效率高和计算精度高的优点.  相似文献   

8.
基于波传播方法的埋地管道的振动特性分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
利用波传播方法从理论上分析了有限长埋地管道的振动特性.得到土壤.结构耦合的频散方程.计算了埋地管道振动时的固有频率,通过与相关文献结果的比较,验证了该文理论分析和计算方法的正确性.数值计算结果表明埋地管道的固有频率,并不是在任何轴向和周向模态下都会出现,而是存在截止模态,土壤的剪切模量和管道参数对埋地管道的固有频率影响显著.  相似文献   

9.
针对穿越采空区埋地管道的动态力学预测问题,本文在概率积分法基础上将煤矿开采距离定义为开采时间与开采速度的乘积,采用分段Knothe函数模型并使用叠加原理,建立了在管-土协同变形期间水平煤层及缓倾斜煤层下埋地管道的动态下沉模型;在此基础上,运用弹性地基梁模型求解管道的挠度并结合分段Knothe函数建立了管道动态力学预测模型。结果表明:通过对比理论计算数据与实测数据可知,基于分段Knothe函数的预测方法能够比较真实地反映埋地管道的动态下沉位移及不断开采对埋地管道下沉变化的客观规律,且通过管道挠度方程能准确预测管道的动态力学行为。  相似文献   

10.
管道流固耦合振动的行波方法研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
应用波动方法分析载流管道流固耦合振动问题。采用直梁模型,推导了管道流固耦合系统的轴向、横向波导方程及平面管系的坐标转换矩阵,通过节点位移连续和力平衡条件建立了耦合系统的散射模型。最终分析了两种耦合对载流管道振动的影响机理及流速变化对管道振动稳定性的影响。数值算例表明本文方法的正确性及有效性。  相似文献   

11.
PE管广泛应用于城镇燃气、水和浆体等输送领域,地震灾害下埋地管道易发生失效。为此,提出了一种地震波作用下埋地PE管-土耦合数值建模方法,研究PE管力学特性,探究管道内压、地震烈度、围土和覆土厚度等对其力学响应影响规律。结果表明,地震波作用下管道截面应力出现偏移效应,而非0°,90°,180°和270°位置;内压作用下管壁应力增加;管道环向应力随着地震烈度增加而增大,且应力偏移效应更加显著。研究结果可为PE管道敷设和安全评价等提供理论依据。  相似文献   

12.
An axisymmetric finite element is developed for the dynamic analysis of pipes subjected to water hammer. The analysis seamlessly captures the pipe response due to water hammer by solving first the water hammer mass and momentum conservation equations, to recover the spatial–temporal distribution of the internal pressure, and then uses the predicted pressure history to form a time-dependent energy equivalent load vector within a finite element model. The study then determines the pipe response by solving the finite element discretized equations of motion. The formulation of the pipe response is based on Hamilton’s principle in conjunction with a thin shell theory formulation, and captures inertial and damping effects. The results predicted by the model are shown to be in agreement with those based on an axisymmetric shell model in Abaqus for static, free vibration and transient responses for benchmark problems. The water hammer and structural models are seamlessly integrated to enable advancing the transient solution well into the time domain to capture the effect of reflected pressure wave due to water hammer. The results indicate that the radial stress/displacement oscillations approach those of the quasi-steady response when the valve closure time exceeds eight times the period of radial vibrations obtained for the case of instantaneous valve closure.  相似文献   

13.
将无网格径向基点插值法(radial point interpolation method,RPIM)用于中心刚体?旋转柔性板的动力学分析.基于浮动坐标系方法和一阶剪切变形理论即Mindlin板理论,考虑剪切变形的影响,并计入板面内变形的非线性耦合变形项,采用径向基点插值法描述板的变形场,保留动能中有关非线性耦合变形项...  相似文献   

14.
This paper presents the analysis of stress and strain data acquired with the finite element method and with tests that used post-yielding strain gages bonded onto the external surface of pipes that suffered thickness metal loss and that had been loaded with internal pressure. These metal loss areas were produced by three different processes: actual internal corrosion, careful machining of external patches by spark-erosion, and milling of internal or external patches to simulate limited or extensive strip corrosion defects with depths up to 70% of the pipe’s thickness. Results show that: (1) the extensive longitudinal internal or external defect areas behave as extensive strips with a high degree of freedom to deform elastically and plastically in the circumferential and thickness directions, and (2) large restraints are offered to the longitudinal strains by the non-corroded thick walls parallel to the strip. Using the above experimental observation, a simple mathematical model was developed to predict the burst pressure of pipes with longitudinal extensive and reasonably constant depths of metal loss. This model employed thin-pipe-strength-of-material equations associated to a bulging correction factor, the material’s uniaxial ultimate strength and the von Mises criterion. The onset of plastic collapse predicted by the simple model was successfully compared with results determined from actual hydrostatic tests that were carried out with full scale pipe specimens and from finite element results generated by the use of a commercial program. The developed model was also helpful in showing that the yield and burst behaviors of new or corroded pipeline specimens under laboratory test conditions can be directly compared and extended to the yield and burst behaviors of buried pipeline in field operation.  相似文献   

15.
Part I describes the tire structure model; part II the contact detection and contact interface models for rigid and deformable terrains; part III the model parameterization and validation. Model parameters are estimated using non-linear least-square optimization to minimize the error between the Hybrid Soft Soil Tire Model (HSSTM) predictions and experimental data. The parameterization routines’ initial conditions are estimated from modal analysis in radial and circumferential directions. The preliminary parameterized model is incorporated in the optimization routine to find tire sidewall and belt parameters in the radial direction using quasi-static cleat loading test data. The vertical force at the spindle and tire contact patch are used to study the model accuracy in the radial direction. FlatTrac tire longitudinal and lateral force test data are employed to estimate the parameters in these directions. The tire shear force and moment at the spindle are validated against experimental data for lateral dynamics performance.  相似文献   

16.
The method proposed by E.A. Il’yushina is used to study the longitudinal vibrations of segmented buried pipelines. It is shown that the averaged wave velocity in a periodically nonuniform pipeline is specified by the effective static moduli of the periodicity cell and that, in the case of using a vibration damping material made of rubber or soft metal at joints between pipes, this velocity can be much less than the velocity of longitudinal waves in the main pipe. The last fact makes it reasonable to consider supersonic regimes in the problems of seismic vibrations when the wave velocity in a pipeline is less than the wave velocity in the soil.  相似文献   

17.
城市燃气管道是城市基础设施的重要组成部分,由于城市路面车流量的增加、道路的路况以及管道本身材质的缺陷,在长期的工作环境下,埋入地下的管道受到了各种力的作用,其受力情况十分复杂。目前管道的埋深和管道本身的设计是根据设计人员的经验或者简单理论分析来确定的,遇到沉降因素复杂的特殊地段管道,其安全就不能保证,所以有必要进行实验分析。本文通过特殊地段管道的模拟试验,分析了在不同沉降因素作用下管道的安全性,试验中应用光纤检测系统及电测系统同时进行检测,两者的分析结果相近,为燃气管道沉降参数监测与预报系统的建立奠定实验基础。  相似文献   

18.
分析弹性支承输流管道的失稳临界流速   总被引:5,自引:1,他引:5  
研究了两端弹性支承输流管道静态失稳和动态失稳临界流速. 根据梁模型横向弯曲振动模态 函数,由两端弹性支承的边界条件得到了其模态函数的一般表达式. 根据特征方程具体分析 了弹性支承刚度、质量比、流体压力和管截面轴向力等主要参数对失稳临界流速的影响. 数 值计算结果表明,管道在弹性支承下的动力稳定性比较复杂,在较小的弹性支承刚度和较小 的参数范围内,管道主要表现为动态颤振失稳;在较大的弹性支承刚度和较大的参数作用下, 管道的失稳形式主要表现为静态失稳;并且失稳临界流速随流体压力和管截面轴向压力的增 加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升.  相似文献   

19.
液压管道在服役过程中受内压和循环弯曲载荷的共同作用.管道经常处于非比例循环加载状态,尤其是在管道接头位置处,容易产生棘轮行为,对管道的服役寿命有不利影响.因此,本文采用充液管道悬臂弯曲加载方式,对管道在接头位置处的棘轮响应进行研究。首先通过管材实验确定了材料的非线性等向/随动强化模型参数,并通过应变的实验测量结果与数值仿真结果的比较,验证了本构模型的有效性,然后建立了悬臂管道的有限元模型,模拟分析内压水平,内压小幅脉动,管道壁厚等因素对管道棘轮行为的影响.通过对带接头管道棘轮行为的研究分析,为进一步完善液压管道的设计,提高液压管道的可靠性,提供一定的理论基础.  相似文献   

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