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一种通过石墨烯片状物增强的多跨管道输送流体远离共振的设计策略。 (英语) Zbl 1529.74024号

概要:机械系统的运行会产生一定频率范围的振动。输送流体的管道具有多个固有频率。在系统的工作频率范围内,很难避免管道的一个或多个固有频率,这可能导致共振和疲劳失效。为了解决工程中的管道共振问题,提出了一种通过石墨烯板(GPL)纳米填料增强管道来调节多跨管道固有频率的设计策略管道是基于GPL均匀或非均匀分布在金属基体中的整体管道模型构建的。利用Halpin-Tsai微观力学模型和混合规则确定纳米复合材料的有效性能。然后,通过比较一阶十阶固有频率和保留频带,得到了多跨FG管的安全范围和共振范围。对GPL的模式、重量分数和几何参数的影响进行了综合研究,以确定调节管道固有频率的最有效方法。结果表明,GPL重量分数能够在较大范围内调节多跨管道的固有频率和安全范围。此外,GPL加固FG管的固有频率和安全范围随着固定夹的刚度和数量的增加而增加。在此基础上,提出了一种用GPL纳米填料加固管道,使管道远离共振的少卡箍管道设计策略。就飞机液压管而言,GPL加固管道的固有频率远离保留的频带,并且在运行中没有共振。总之,GPL加固管道的设计策略对降低多模态结构的振动水平具有重要意义。

MSC公司:

74小时45 固体力学动力学问题中的振动
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
74K20型 盘子
74E05型 固体力学中的不均匀性
74E30型 复合材料和混合物特性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Askarian,A.R。;佩尔蒙,M.R。;Zahedi,M。;Shakouri,M.,分数齐纳模型描述的不同边界条件下输送流体的粘弹性管道的稳定性分析,应用。数学。型号。,103, 750-763 (2022) ·Zbl 1525.74097号
[2] 蔡,C。;周,J。;王凯。;林,Q。;徐,D。;Wen,G.,用于低频波衰减的准零刚度超材料管道,工程结构。,279,第115580条第(2023)页
[3] 曹毅。;郭,X。;马,H。;Ge,H。;李,H。;林,J。;贾,D。;王,B。;马云,带连接软管的流体输送管道的动力学建模和自然特性分析,机械。系统。信号处理。,193,第110244条pp.(2023)
[4] Chai,Q。;曾杰。;马,H。;李凯。;Han,Q.,带夹具L型管道系统非线性振动分析的动力学建模方法,中国。J.Aeronaut。,33, 3253-3265 (2020)
[5] Chen,W。;周,K。;Wang,L。;尹,Z.,悬臂式输送流体曲管的几何精确模型和动力学,J.Sound Vib。,534,第117074条pp.(2022)
[6] 陈,D。;杨,J。;施耐德,J。;Kitipornchai,S。;张,L.,石墨烯片材增强的倾斜自加重功能梯度多孔梁的冲击响应,薄壁结构。,179,第109501条pp.(2022)
[7] 切尔文斯基,A。;Łuczko,J.,流体流动螺旋管振动的实验和数值研究,J.Sound Vib。,535,第117116条pp.(2022)
[8] 邓,T.C。;Ding,H.,《频带保持:远离共振的管道设计策略》,《机械学报》。罪。,39,第523201条pp.(2023)
[9] 邓,T.C。;丁·H。;Chen,L.Q.,《带固定夹的流体输送管道的临界速度和超临界固有频率》,国际力学杂志。科学。,222,第107254条pp.(2022)
[10] 董永华。;He,L.W。;Wang,L。;Li,Y.H。;Yang,J.,旋转功能梯度石墨烯增强多孔纳米复合材料圆柱壳的屈曲:分析研究,Aero。科学。技术。,82-83, 466-478 (2018)
[11] Dong,Y.H。;朱,B。;Wang,Y。;Li,Y.H。;Yang,J.,梯度石墨烯增强圆柱壳的非线性自由振动:旋转运动和轴向载荷的影响,J.Sound Vib。,437, 79-96 (2018)
[12] 窦,B。;丁·H。;毛晓云。;冯·H·R。;Chen,L.Q.,管道上固定夹的建模和参数研究,机械。系统。信号处理。,186,第109912条pp.(2023)
[13] 易卜拉希米,R。;Ziaei-Rad,S.,垂直旋转悬臂输送流体压电管的非平面振动和颤振分析,海洋工程,261,第112180页,(2022)
[14] El-Sayed,T.A。;El-Mongy,H.H.,使用精确和变分迭代方法结合传递矩阵法对输送流体的多跨管道进行自由振动和稳定性分析,应用。数学。型号。,71, 173-193 (2019) ·兹比尔1481.74248
[15] 高,Y。;Sun,W.,管道环箍力学参数的反演识别和预载影响分析,Front。机械。工程,14,3,358-368(2019)
[16] 高,P.X。;翟志勇。;Yan,Y.Y。;韩庆凯。;Qu,F.Z。;Chen,X.H.,飞机液压管路系统振动分析的模型简化方法,航空。科学。技术。,49, 144-153 (2016)
[17] 高,P.X。;Yu,T。;Zhang,Y.L。;王,J。;翟建英,《飞机液压管路系统的振动分析与控制技术:综述》,中国。J.Aeronaut。,34, 83-114 (2020)
[18] 加迪里安,H。;Mohebpour,S。;Malekzadeh,P。;Daneshmand,F.,基于Timoshenko模型的FG-CNTRC输送流体管道的非线性自由振动和稳定性分析,Compos。结构。,292,第115637条pp.(2022)
[19] 郭,X。;高,P。;马,H。;李,H。;王,B。;韩,Q。;文,B,流体输送管道在基底激励和脉动激励下的振动特性分析,机械。系统。信号处理。,189,第110086条,第(2023)页
[20] Heshmati,M.,《偏心缺陷对流体输送功能梯度管道稳定性和振动行为的影响》,海洋工程,203年,第107192条,pp.(2020)
[21] Heshmati,M。;阿米尼,Y。;Daneshmand,F.,《输送流体的闭孔多孔弹性管的振动和不稳定性分析》,《欧洲力学杂志》。固体。,73, 356-365 (2019) ·Zbl 1406.74295号
[22] Heshmati,M。;Daneshmand,F。;Amini,Y.,《输送流体的波纹管:振动和不稳定性分析》,海洋工程,271,第113507条,第(2023)页
[23] 伊克巴尔,M。;库马尔,A。;Jaya,M.M。;Bursi,O.S.,《采用优化设计阻尼器的周期性支撑管道的振动控制》,《国际力学杂志》。科学。,234,第107684条pp.(2022)
[24] Kitipornchai,S。;陈,D。;Yang,J.,石墨烯板增强功能梯度多孔梁的自由振动和弹性屈曲,马特。设计。,116, 656-665 (2017)
[25] 李,Z。;郑洁。;Zhang,Z.,弹性介质中包裹复合石墨烯纳米填料增强的多孔金属圆柱体的热非线性性能,Int.J.Mech。科学。,181,第105698条pp.(2020)
[26] 李,X。;李伟(Li,W.)。;史J。;李强。;Wang,S.,基于夹具位置优化的多泵系统管道振动分析与控制,中国。J.Aeronaut。,35, 352-366 (2022)
[27] 梁,F。;高,A。;杨晓东,旋转多跨功能梯度流体输送管道的动力学分析,应用。数学。型号。,83, 454-469 (2020) ·Zbl 1481.74447号
[28] 林,J。;Zhao,Y。;朱,Q。;韩,S。;马,H。;Han,Q.,航空发动机管路系统中夹具损耗的非线性特性,IEEE Access,9,64076-64084(2021)
[29] Liu,M.Y。;王,Z.C。;周,Z.D。;瞿义忠。;于振新。;魏,Q。;Lu,L.,多附件多跨流体输送管道在复杂边界条件下的振动响应,欧洲力学杂志。固体。,72, 41-56 (2018) ·Zbl 1406.74310号
[30] 刘,H。;吴,H。;Lyu,Z.,FG多层梁型纳米复合材料的非线性共振:石墨烯纳米板增强和几何缺陷的影响,Aero。科学。技术。,98,第105702条pp.(2020)
[31] 刘,Y。;郑,R。;田,T。;Li,J.,《石墨烯纳米板增强有机相变材料蓄热热管的特性》,能源转化。管理。,267,第115902条,第(2022)页
[32] 卢,L。;她,G.L。;Guo,X.,具有几何缺陷的石墨烯增强复合材料微管的尺寸依赖性后屈曲分析,国际力学杂志。科学。,199,第106428条pp.(2021)
[33] 罗,J。;宋,J。;马里兰州莫拉迪。;萨法,M。;Khadimallah,M.A.,同时压缩和惯性载荷对石墨烯增强的剪切变形功能梯度环形结构分叉稳定性的影响,《欧洲力学杂志》。固体。,94,第104581条pp.(2022)·Zbl 1493.74031号
[34] 柳,Z。;Ma,M.,由功能梯度材料制成的几何缺陷磁电弹性纳米梁的非线性动力学建模,薄壁结构。,191,第111004条pp.(2023)
[35] 吕,Z。;Tang,H。;Xia,H.,双向FG纳米管输送流体的热机械振动和稳定性行为,薄壁结构。,188,第110784条pp.(2023)
[36] 马萨诸塞州梅穆达。;Hameeda,A。;贾维达,A。;Hussainb,A.,飞机液压管过早失效分析,工程失效。分析。,第109条,第104356页(2020年)
[37] Mohammadimehr,M。;Mehrabi,M.,输送流体的双层微复合夹层压电管的电热机械振动和稳定性分析,应用。数学。型号。,60, 255-272 (2018) ·Zbl 1480.74119号
[38] Oyelade,A.O。;Ponte,P.J.V。;Oyediran,A.A.,非均匀地基上输送加压热两相流体的微弯张紧管道的动态稳定性,工程结构。,286,第116138条pp.(2023)
[39] Patel,T.H。;Darpe,A.K.,不对中转子振动响应的实验研究,机械。系统。信号处理。,23, 2236-2252 (2009)
[40] Ranginkaman,M.H。;Haghhii,A。;Lee,P.J.,用虚拟阀法对管道瞬态流动进行频域建模以减少线性化误差,Mech。系统。信号处理。,131, 486-504 (2019)
[41] Shi,Y。;Li,S.,分配反共振频率的逆修正方法,应用。灰尘。,170,第107524条pp.(2020)
[42] Shi,G。;阿拉比,S。;Gibson,C.T。;孟,Q。;朱,S。;Ma,J.,石墨烯血小板及其聚合物复合物:制造、结构、性能和应用,《高级功能》。材料。,28,第1706705条pp.(2018)
[43] Tan,X。;毛晓云。;丁·H。;陈立清,超临界Timoshenko流体管道非平凡平衡附近的振动,J.Sound Vib。,428, 104-118 (2018)
[44] Tong,G.J。;Liu,Y.S。;Cheng,Q。;Dai,J.Y。;Zhao,Y.Z。;Wang,Y.C.,碳纳米管增强的多跨铝基功能梯度材料流体输送管的稳定性分析,国际期刊Pres.Ves。皮普。,176,第103971条pp.(2019)
[45] Wang,Y。;唐,M。;杨,M。;秦涛,输送脉动流体悬臂管的三维动力学,应用。数学。型号。,114, 502-524 (2023) ·兹比尔1510.76012
[46] 王,Z.C。;Yan,W.J。;Yuen,K.V.,基于传递矩阵法的复杂边界条件下多跨管道动力特性和FRF敏感性的闭合解,Mech。系统。信号处理。,198,第110428条pp.(2023)
[47] Wen,H.B。;Yang,Y.R。;Li,Y.D.,《具有复杂约束的多跨U形管输送流体的稳定性研究》,国际期刊Pres.Ves。皮普。,203,第104911条pp.(2023)
[48] Yan,Y。;Chai,M.,管道振动引起配件的密封失效和微动疲劳行为,国际J.Fatig。,136,第105602条pp.(2020)
[49] Yan,H。;李,M。;Wang,L.,输送流体曲管静态平衡构形的分岔与稳定性分析,欧洲力学杂志。固体。,97,第104813条pp.(2023)·Zbl 1504.74026号
[50] Yang,Y。;张毅,三维多跨液压管道系统在多点基础激励下的随机振动响应,薄壁结构。,166,第108124条pp.(2021)
[51] 杨晓东(Yang,X.D.)。;吴,H。;钱永杰。;张伟。;Lim,C.W.,基于陀螺模式解耦的轴向运动弦的非线性振动分析,J.Sound Vib。,393308-320(2017)
[52] 杨,J。;陈,D。;Kitipornchai,S.,基于Chebyshev-Ritz方法的功能梯度石墨烯增强多孔纳米复合板的屈曲和自由振动分析,Compos。结构。,193, 281-294 (2018)
[53] Yang,T。;刘,T。;Tang,Y。;Hou,S。;Lv,X.,输送流体管道自适应振动抑制的增强目标能量传递,非线性动力学。,97, 1937-1944 (2019)
[54] Yang,Y。;Xiang,Y。;高,C.,多跨水下浮动隧道的车载-SFT电流耦合振动,第二部分:有限差分法对比分析与参数研究,海洋工程,249,第110951页(2022)
[55] Ye,C。;王永清,功能梯度石墨烯板增强金属泡沫圆柱壳的非线性强迫振动:内共振,非线性动力学。,104, 2051-2069 (2021)
[56] Ye,S.Q。;丁·H。;Wei,S。;Ji,J.C。;Chen,L.Q.,输送超临界流体的微弯曲管道的非平凡平衡和固有频率,海洋工程,227,第108899页,(2021)
[57] 扎尔,A。;埃希特萨德,M。;Daneshmand,F.,基于等几何分析的流体输送管道的数值研究和动力学行为,海洋工程,140,388-400(2017)
[58] 张,L。;张,T。;欧阳,H。;李·T。;Zhang,S.,具有区间不确定性的真实流体输送管道系统的基于接收的固有频率分配,机械。系统。信号处理。,179,第109321条pp.(2022)
[59] Zhang,Y。;Sun,W。;马,H。;纪伟。;Ma,H.,《由多个夹具支撑的U形、Z形和规则空间管道的半分析建模和振动分析》,《欧洲力学杂志》。固体。,97,第104797条pp.(2023)·Zbl 1516.74054号
[60] 张,L。;张,T。;欧阳,H。;李·T。;You,M.,通过弹性支承布局优化中的结构修改进行管道的固有频率分配,J.Sound Vib。,561,第117702条pp.(2023)
[61] 赵,S。;赵,Z。;Yang,Z。;Ke,L.L。;Kitipornchai,S。;Yang,J.,《功能梯度石墨烯增强复合材料结构:综述》,《工程结构》。,210,第110339条pp.(2020)
[62] 赵,S。;Zhang,Y。;Zhang,Y。;张伟。;杨,J。;Kitipornchai,S.,基于机器学习辅助微观力学模型的功能梯度氢化功能化石墨烯加固梁的屈曲,Eur.J.Mech。固体。,96,第104675条pp.(2022)·Zbl 1498.74023号
[63] 赵,S。;Zhang,Y。;Zhang,Y。;杨,J。;Kitipornchai,S.,通过石墨烯折纸,具有可调谐非线性自由振动特性的功能梯度紫外超材料梁,薄壁结构。,181,第109997条pp.(2022)
[64] Zhou,Z。;Ni,Y。;唐,Z。;朱,S。;Sun,J。;Xu,X.,功能梯度多孔石墨烯板增强复合材料圆柱壳的精确非线性屈曲分析,国际力学杂志。科学。,151537-550(2019)
[65] 周,K。;倪,Q。;郭振林。;Yan,H。;Dai,H.L。;王磊,局部刚性段悬挑输水管道非线性动力分析,非线性动力学。,109, 1571-1589 (2022)
[66] 周,J。;Chang,X。;熊,Z。;Li,Y.,弹性边界条件下流体输送复合管的稳定性和非线性振动分析,薄壁结构。,179,第109597条pp.(2022)
[67] 周,K。;Yi,H.R。;Dai,H.L。;Yan,H。;郭振林。;熊福瑞。;倪,Q。;哈格多恩,P。;王磊,用绝对节点坐标法进行L形流体输送管道的非线性分析,非线性动力学。,107, 391-412 (2022)
[68] 朱,B。;张,X。;Zhao,T.,具有外部和内部共振的粘弹性流体输送管道的非线性平面和非平面振动,J.Sound Vib。,548,第117558条pp.(2023)
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