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题名深海采矿水力提升管多场多尺度耦合非线性振动特性
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作者
王普柽
郭晓强
柳军
罗杰
曾林林
何玉发
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机构
河北工业大学机械工程学院
电子科技大学先进毫米波技术研究院
西南石油大学机电工程学院
中海油研究总院有限责任公司天然气水合物国家重点实验室
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第11期240-251,共12页
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基金
国家自然科学基金(52105125,51875489)
中国博士后科学基金(2021TQ0273
+1 种基金
2022M712643)
四川省自然科学基金(2022NSFSC19222,2022YFQ0034)。
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文摘
针对深海水力采矿提升硬管流致振动失效问题,采用有限元法、Hamilton变分和虚功原理,建立了多场多尺度耦合作用下深海水力采矿提升硬管非线性振动模型,采用尾流振子模型模拟外部流体对大长径比提升硬管的非线性流体力,考虑了自身纵-横向耦合效应、外部海洋涡激效应以及内流流致振动效应。通过理论计算结果与模拟试验测量数据对比,验证了模型的有效性。研究表明,提升硬管在考虑纵横向耦合、涡激振动和大变形等非线性因素下,提升硬管的振动具有高度非线性特征。随着中间仓质量的增加,提升硬管的顺流向偏移量和均方根应力减小,横流向振动频带分布更广,其顶端受到的轴力更大。小周期、大幅值的波浪对提升硬管的振动、应力和顶端轴力影响颇为明显。
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关键词
深海采矿
纵横向耦合
涡激振动
大变形
管柱力学
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Keywords
deep-sea mining
longitudinal-transverse coupling
vortex-induced vibration
large deformation
string mechanics
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分类号
TB12
[理学—工程力学]
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