輸流功能梯度管道在脈動壓力作用下的動力穩(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，管道會產(chǎn)生流固耦合振動，嚴(yán)重時可導(dǎo)致管道的破壞。因此，研究輸流管道的振動和穩(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)振動就變得非常有意義。
　　本文以軸向脈動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力學(xué)模型，分析了功能梯度材料管道的自由振動問題，通過Hamilton原理推導(dǎo)出了輸流管道的運(yùn)動微分方程，對運(yùn)動方程中的空間變量，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壓力作用時的受力情況，基于Hamilton原理，導(dǎo)出輸流管道在脈動壓力下的振動微分方程，再將方程離散化，引入一個狀態(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