基于液压柔性管道流固耦合振动特性的研究

《基于液压柔性管道流固耦合振动特性的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：（非密）硕士学位论文中图分类号：（TH113.1）基于液压柔性管道流固耦合振动特性的研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：机械工程作者姓名：陈雄导师姓名及职称：周知进教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年4月24日基于液压柔性管道流固耦合振动特性的研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：机械工程作者姓名：陈雄作者学号：12010301027导师姓名及职称：周知进教授实践导师姓名及职称：学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年4月24日学位授予单位：

2、湖南科技大学StudyonthedynamiccharacteristicsofHydraulicflexiblepipefluid-structurCouplingvibrationTypeofDegreeProfessionalDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidatechenxiongStudentNumber12010301027SupervisorandProfessionalTitlezhou

3、zhijinprofessorPracticeMentorandProfessionalTitleSchoolCollegeofElectromechanicalengineerthDateApril24，2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重

4、要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要液压柔性软管是液压系统中不可或缺的流

5、体输液元件，液压柔性软管在非恒定流的激励下，会激发液压柔性软管和管道内部流体的流固耦合作用，流固耦合作用会产生以下后果：（1）降低管道系统的固有频率。（2）加剧管道的振动。(3)加剧液压管道内部液压油油压的波动。液压管道系统固有频率的降低，会导致工程设计过程中，管道系统固有频率计算的失准，从而造成管道系统的共振，严重时，会导致管道的破裂。管道的剧烈振动，会加剧管道的疲劳破坏，降低管道的使用寿命，同时，管道的剧烈振动还会造成管道连接部件的松动，甚至会导致管道接头的脱落和密封性能的失效。剧烈的油压波动会对液压

6、元件造成破坏，影响液压元件的寿命，同时还会影响液压元件的工作性能和测试精度。液压柔性软管相对于普通的液压直管道而言，由于其特殊的使用环境，液压软管常常会处于弯曲的状态，弯曲的液压软管相对于液压直管来说，由于Burdon耦合的存在，会导致液压软管的流固耦合振动更加剧烈。因此，为了研究降低液压柔性管道振动的方法，合理的布局液压管道，延长液压管道和液压元件的使用寿命，提高液压元件的工作性能和测试精度，本文进行了如下研究。（1）运用伯努利-粱模型，通过对流体单元体和管道单元体进行受力分析，推导出非恒定流体激励下液

7、压管道流体耦合振动数学模型，通过对非恒定流体激励下液压管道流体耦合振动数学模型进行简化，得到了脉动的压力、液压冲击激励以及处于弯曲状态的液压管道流固耦合振动的数学模型，为液压管道的有限元分析提供了理论基础。（2）为了研究液压柔性管道在流体激励下的流固耦合振动特性，以及影响液压柔性管道流固耦合振动特性的因素，本文通过四个仿真设计，来对液压柔性管道在流体激励下的流固耦合振动特性进行研究。设计方案一：通过对恒定流和脉动流激励下的液压柔性管道流固耦合振动特性进行研究，发现小幅度脉动流激励下的液压管道流固耦合振动特

8、性会比恒定流激励下的液压管道流固耦合振动特性更加剧烈。通过在管道入口端加载不同的恒定流速，进行仿真计算分析，发现管道的流固耦合振动特性会随着入口端流速的增大而加剧。得出了脉动流激励下管道振动位移最大振幅和脉动频率之间的关系曲线，分析了频率对管道振动特性的影响。设计方案二：研究恒定流激励下不同曲率半径的液压柔性管道的流固耦合振动特性，发现随着曲率半径的变小，管道的流固耦合振动会更剧烈。得到了液压柔性管道三种曲率半径模型下的位移最