东北大学;中国航发沈阳发动机研究所马辉获国家专利权
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龙图腾网获悉东北大学;中国航发沈阳发动机研究所申请的专利一种带连接软管的输流管路动力学建模方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116151055B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211098306.6,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种带连接软管的输流管路动力学建模方法是由马辉;曹一明;郭旭民;葛寒;孙伟;李晖;汪博;张让威;高东武;林君哲;韩清凯设计研发完成,并于2022-09-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种带连接软管的输流管路动力学建模方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种带连接软管的输流管路动力学建模方法,包括:基于有限元法,建立带连接软管的输流管路系统动力学模型;对建立的带连接软管的输流管路系统动力学模型进行模型验证;基于验证后的模型进行不同流体压力下的模态试验,得到流体参数对带连接软管的输流管路固有频率的影响规律。本发明能够为流体激励下的输流管路系统的固有特性分析和振动响应分析提供一个更为准确和全面的动力学模型。基于有限元方法,本发明模型在评估输流管路系统的固有特性时具有更好的灵活性和更高的求解效率。基于所提出的模型,分别采用数值和试验方法研究了输流管路系统流体参数对固有特性的影响规律。本发明可为后续工程中输流管路的振动分析提供前提。
本发明授权一种带连接软管的输流管路动力学建模方法在权利要求书中公布了:1.一种带连接软管的输流管路动力学建模方法,其特征在于,包括: 基于有限元法,建立带连接软管的输流管路系统动力学模型,包括: 建立输流管路模型,得到管路的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵; 引入实测刚度,将卡箍等效离散为弹簧,得到卡箍刚度矩阵; 将管接头用梁单元建模,得到管接头的刚度矩阵和质量矩阵; 引入流体项,得到流体的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵; 将连接软管等效为弹簧,采用反推辨识的方法,基于遗传算法和实测频响函数,得到软管的等效边界刚度矩阵; 进行坐标转换,通过单元组集最终可获得管路系统的质量矩阵及刚度矩阵,进一步得到带连接软管的输流管路系统动力学方程,具体包括: 所有的Timoshenko梁单元矩阵均是在局部坐标系oxyz下得到的,在进行单元组集过程中要转换到整体坐标系OXYZ中,最终在此坐标系下建立输流管路的离散动力学模型; 整体坐标系中的节点位移向量表示为: Qi=[Vi,Wi,θYi,θZi]T 局部坐标系中的节点位移向量表示为 梁单元节点位移在梁单元局部坐标系和系统整体坐标系之间的关系: 其中,T为坐标转换矩阵,T1为节点转换矩阵,整体坐标系下的单元刚度矩阵和质量矩阵的表达式为: 通过单元组集最终可获得管路系统的质量矩阵及刚度矩阵,进一步得到动力学方程为: 式中,Mp为管路单元质量矩阵;Mf为由流体单元质量矩阵;Mj为管接头的质量矩阵;Cp为管路单元阻尼矩阵;Cf为流体单元阻尼矩阵;Kp为管路单元刚度矩阵,Kf为由流体单元刚度矩阵;Kc为卡箍的刚度矩阵;Kj为管接头的刚度矩阵;Ks为软管部分的等效刚度矩阵;u为系统的广义位移向量;F为外载荷向量; 对建立的带连接软管的输流管路系统动力学模型进行模型验证; 基于验证后的模型进行不同流体压力下的模态试验,得到流体参数对带连接软管的输流管路固有频率的影响规律。
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