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Dynamic modeling of fluid-conveying pipes restrained by a retaining clip

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2023年第8期44卷 1225-1240页

作者： Bo DOU Hu DING Xiaoye MAO Sha WEI Liqun CHEN Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering Shanghai Institute of Applied Mathematics and MechanicsSchool of Mechanics and Engineering ScienceShanghai UniversityShanghai 200444China State-owned Machinery Factory in Wuhu Wuhu 241007Anhui ProvinceChina Shanghai Institute of Aircraft Mechanics and Control Shanghai 200092China

Although most pipes are restrained by retaining clips in aircraft,the influence of the clip parameters on the vibration of the fluid-conveying pipe has not been *** considering the clip width,a new dynamic model of a fluid-conveying pipe restrained by an intermediate clip is established in this *** demonstrate the necessity of the proposed model,a half pipe model is established by modeling the clip as one *** comparing the two models,it is found that the half pipe model overestimates the critical velocity and may estimate the dynamical behavior of the pipe *** addition,with the increase in the clip stiffness,the conversion processes of the first two modes of the pipe are ***,by ignoring the width of the clip,the effect of the flow velocity on the accuracy of a concentrated restraint clip model is *** the flow velocity is close to the critical velocity,the accuracy of the concentrated restraint clip model significantly reduces,especially when the width of the clip is *** general,the contribution of this paper is to establish a dynamic model of the fluid-conveying pipe which can describe the influence of the clip parameters,and to demonstrate the necessity of this model.

关键词： fuid-conveying pipe retaining clip natural frequency mode critical velocity

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频带禁区:远离共振的管道设计策略

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Acta Mechanica Sinica 2024年第3期40卷 191-201页

作者：邓天昌丁虎 Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering School of Mechanics and Engineering ScienceShanghai UniversityShanghai200072China Shanghai Institute of Aircraft Mechanics and Control Shanghai200092China

本文介绍了一种通过调整卡箍使得管道避免发生共振的设计策略.当管道的固有频率在机械设备运作时产生的振动频率范围内,会引发共振现象,给机械设备的正常操作带来严重的灾难.因此,把机械设备操作产生的振动频率范围定义为频带禁区.通常... 详细信息

本文介绍了一种通过调整卡箍使得管道避免发生共振的设计策略.当管道的固有频率在机械设备运作时产生的振动频率范围内,会引发共振现象,给机械设备的正常操作带来严重的灾难.因此,把机械设备操作产生的振动频率范围定义为频带禁区.通常,工程中的管道被简化为多跨输流管道:通过将卡箍简化为线性和扭转刚度,建立了多跨输流管道的整体管道模型.通过采用Galerkin截断方法并应用广义特征值方法,获得了多跨输流管道的固有频率.通过对比不同长度的管道固有频率和频带禁区,定义了管长的安全范围和共振范围分别为频带禁区的外和内,并且通过分析卡箍的影响推导得出了绝对安全长度和绝对共振长度.此外,还确定了卡箍刚度和位置对安全范围的影响.结果表明,通过调整卡箍的线性刚度、扭转刚度和位置,管道的安全范围会发生显著地变化.根据这些结果,提出了一种管道设计策略,从而避免了管道的共振发生,并减少了使用卡箍的数量.最后,以飞机上的一段管道为例进行了设计,结果表明:通过调整卡箍,管道的固有频率成功地远离了频带禁区,因而在飞机的运行过程中不会发生共振.总而言之,通过调整卡箍的刚度或位置,可以获得避免多跨输流管道发生共振的设计策略.

关键词： Pipe conveying fluid Frequency preserve Natural frequency Resonance Multispan retaining clip

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