基于路径积分法的输液管道随机动态响应分析

作     者：孙诣博 魏莎 丁虎 陈立群 Sun Yibo;Wei Sha;Ding Hu;Chen Liqun

作者机构：上海大学力学与科学工程学院上海200444 上海市力学信息学前沿科学研究基地上海200072 上海飞行器力学与控制研究院上海200092 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第6期

页      面：1371-1381页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12072181,12272211) 机械系统与振动国家重点实验室课题(MSV202105)资助项目 

主　　题：输液管道 随机激励 受迫振动 概率密度函数 路径积分法 

摘      要：随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控制方程进行离散化.采用基于Gauss-Legendre公式的路径积分法计算了输液管道随机振动响应的位移概率密度函数和速度概率密度函数.采用Monte Carlo方法与路径积分法得到的计算结果进行对比,验证了路径积分法在计算输液管道振动响应上具有较高的计算精度.研究了流速、激励强度和阻尼系数对输液管道位移概率密度函数和速度概率密度函数的影响,并确定了输液管道位移概率密度函数出现双峰时的临界流速.结果表明,采用路径积分法计算输液管道系统的动态响应是有效的.流速增大会使系统可能发生的最大位移变大,可能发生的最大速度不变;激励强度增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变大;阻尼系数增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变小.此外,研究发现流速增大是诱导输液管道发生随机分岔的因素之一.