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固支管子模态分析

5年前浏览4149

固支管子模态分析

1 问题描述

有一不锈钢管子,长20m,内径0.5m,管厚0.025m,两端固定支撑,求其不同环境下的固有频率及振型:

(1)    在空气中;

(2)    管内管外充满水;

(3)    仅管内充满水;

(4)    仅管外充满水。

对于管子在空气中的固有频率,根据材料力学知识,容易得到其固有频率为


其中,特征根值βrL

表1 固支梁的特征根值

b1L

b2L

b3L

b4L

b5L

4.730

7.853

10.996

14.137

17.279

r≥2时,各个特征根可近似地表示为


把管子各参数代入,得

表2 管子固有频率

3

2 分析过程

为了对比不同环境下管子的固有频率结果,管子统一采用实体模型并划分相同的尺寸,具体模型网格如图1所示。整体流体域及固体域模型总共42661个节点,21038单元,网格平均偏度为0.423

1

图1 模型网格

图2 网格质量

act插件出现以前,在workbench中做湿模态分析需要插入命令流把流体域的实体186单元修改成流体220单元、实体187单元修改成流体221单元,同时通过设置keyopt打开流固耦合面上流体单元的流固耦合功能,定义流体的密度以及声音在流体的速度,设置流体域外表面的压力边界为0,采用非对称求解器来求解。

act插件出现后,直接把命令流集成在菜单栏中,操作更方便。


图3 act插件菜单栏

3 结果讨论

在空气中的模拟结果如下:

不同环境下模拟得到管子振型均相同,前三阶固有频率如表3所示。

管子在流体中的振型与在空气中的振型一致,在流体中的固有频率比在空气中低;不同环境下得到的管子各阶固有频率之间的比值一致,均为。

同理,可以模拟多根不同布置方式的管子在不同约束条件、不同流体环境下的固有频率及振型。

 作者:钟伟良,中石化广州工程有限公司

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首次发布时间:2019-03-28
最近编辑:5年前
孙捷飞
本科 | 压力容器设计... 压力容器分析设计~
获赞 17粉丝 114文章 9课程 0
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1条评论
风致振动研究生
武汉理工研究生,流固耦合风振
4年前
老师您好!我是湿模态ACT应用小白,最近在做类似的模态分析。请问您,在您这个例子中是怎么具体进行设置的呢?现在卡在这里做不下去了,,求指导呀
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