随岁寒，孟 华，段闪闪，李 成

中间支承输流管道自由振动的有限元分析

*随岁寒1，孟 华1，段闪闪1，李 成2

（1. 商丘工学院机械工程学院，河南，商丘 476000；2. 苏州大学轨道交通学院，江苏，苏州 215131）

基于Euler梁模型研究中间支承输流管道的动力学特性。首先，利用虚功原理，建立系统动力学有限元方程。然后，分析了支承刚度、流体离心力、预应力等因素对管道振动的影响。结果表明：支承刚度对管道系统动力学特性有重要影响，管路设计时须着重考虑；揭示了流体离心力是造成固有频率随流速增大而降低的根本原因；流体科氏力对各阶固有频率影响较小；预应力对振动的影响不可忽略，尤其是第一阶固有振动；

中间支承，输流管道，自由振动，临界速度，有限元法

0 引言

输流管道系统广泛应用于航空航天和石油化工等领域，研究其振动和稳定性具有重要价值。在开展相关研究中，多种数值方法得到应用，例如伽辽金法[1-4]、格林函数法[5]、微分求积法[6-7]、微分变换法[8-9]、动态刚度矩阵法[10]和有限元法[11-12]。其中，文献[11]研究随机弹性模量、密度和流速对管道特征值和动力响应的影响。文献[12]求解了弹性地基上输流管道的固有频率和临界速度。另外，工程中设计管路系统时往往通过设置中间支撑来增加系统稳定性，且这一支承通常具有一定弹性，对其建模不同于弹性地基支承和刚性支承，需要特殊处理。目前这方面的研究还比较少，由于弹簧内储存的势能属于系统势能，因此本研究将支承刚度整合到管道系统的整体刚度矩阵从而建立其动力学有限元方程。……