輸流功能梯度管道在脈動(dòng)壓力作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性.pdf

1、作為一種十分重要的運(yùn)輸方式，管道運(yùn)輸越來越廣泛的應(yīng)用于我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，例如，居民的水、氣、供暖的運(yùn)輸，航空航天系統(tǒng)工程，石油開采及運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。當(dāng)流體通過管道時(shí)，管道會(huì)產(chǎn)生流固耦合振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管道的破壞。因此，研究輸流管道的振動(dòng)和穩(wěn)定性就顯得很重要，如果從優(yōu)化管道結(jié)構(gòu)方面考慮，將功能梯度材料(FGM)應(yīng)用于管道中來調(diào)節(jié)振動(dòng)就變得非常有意義。
　　本文以軸向脈動(dòng)壓力作用下兩端鉸支的功能梯度材料的輸流管道為研究對(duì)象，

2、主要研究功能梯度材料輸流管道的穩(wěn)定性問題。此功能梯度材料由金屬和陶瓷兩種材料組成，其構(gòu)成材料的體積分?jǐn)?shù)沿管道厚度方向呈冪級(jí)數(shù)變化。本文包括以下主要內(nèi)容:
　　(1)利用伯努利-歐拉理論建立輸流管道的動(dòng)力學(xué)模型，分析了功能梯度材料管道的自由振動(dòng)問題，通過Hamilton原理推導(dǎo)出了輸流管道的運(yùn)動(dòng)微分方程，對(duì)運(yùn)動(dòng)方程中的空間變量，利用有限差分法進(jìn)行離散化處理，得到含時(shí)間變量的方程組。通過Matalb編程計(jì)算得到的數(shù)值解與已有的精確解進(jìn)

3、行比較，驗(yàn)證其可行性;討論固有頻率與材料體積分?jǐn)?shù)指數(shù)的關(guān)系。
　　(2)根據(jù)功能梯度材料輸流管道的受軸向脈動(dòng)壓力作用時(shí)的受力情況，基于Hamilton原理，導(dǎo)出輸流管道在脈動(dòng)壓力下的振動(dòng)微分方程，再將方程離散化，引入一個(gè)狀態(tài)變量，從而得到我們所需要的系數(shù)呈周期變化的一階狀態(tài)方程，之后選取2級(jí)4階的隱式龍格-庫塔法求解狀態(tài)方程，然后再根據(jù)弗洛凱理論確定功能梯度材料輸流管道的參數(shù)穩(wěn)定區(qū)域和不穩(wěn)定區(qū)域。分析了材料梯度性能指數(shù)和靜態(tài)壓力載