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题名直弯组合类型输流管道三维固有振动特性研究
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作者
郭宇辰
顾颖宾
丁虎
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机构
中国核能电力股份有限公司
上海大学力学与工程科学学院
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出处
《力学学报》
北大核心
2025年第10期2422-2431,共10页
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基金
国家自然科学基金(12025204)资助.
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文摘
结构振动引起的破坏是导致管道系统失效的重要原因之一,研究其固有振动特性既是深入理解其动力学行为的基础,也是提升管道结构性能与运行可靠性的关键.现有研究主要聚焦于几何形状简单的水平或竖直直管,其动力学特征可通过二维模型较为准确地描述.然而,由直管与弯管组合构成的L形和S形等非等直平面管道,因几何构型复杂,其振动特性呈现显著三维特征,二维模型已无法反映其真实的振动行为,三维建模的复杂性亦限制了该研究的开展.基于绝对节点坐标法(absolutenodalcoordinateformulation,ANCF),构建了三维管道单元理论模型,结合几何特征建立了等直管、L形管和S形管模型,并对两端固支条件下3类管道的模态频率与振型特征进行了对比分析.结果表明,直弯组合管道在固有频率组成及振型表现上较直管更为复杂,呈现明显的面内与面外频率分离现象.管内流速增加时,各阶频率整体呈下降趋势,且该趋势在不同几何构型中表现一致.此外,相同外径条件下,增大管壁厚度会提高管结构整体固有频率,且高阶固有频率增幅更大.综上所述,该研究对直弯组合类型管道的三维动力学特性分析提供了参考.
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关键词
输流管道
三维模型
绝对节点坐标法
直弯组合构型
固有频率
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Keywords
fluid-conveying pipes
three-dimensional model
absolute nodal coordinate formulation
straight-bend combined configuration
natural frequency
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分类号
O32
[理学—一般力学与力学基础]
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