[發(fā)明專利]多跨功能梯度輸流管道的設(shè)計(jì)方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810331796.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN108763628A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳珠峰;劉偉;鄧家全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京律智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種多跨功能梯度輸流管道的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，多跨功能梯度輸流管道具有至少一個(gè)支座，所述設(shè)計(jì)方法包括：

將所述多跨功能梯度輸流管道以所述支座為分割劃分成至少兩個(gè)單跨功能梯度輸流管道，并確定所述多跨功能梯度輸流管道的體積分?jǐn)?shù)指數(shù)；

根據(jù)所述體積分?jǐn)?shù)指數(shù)建立所述多跨功能梯度輸流管道的力學(xué)性能方程；

根據(jù)歐拉梁理論以及所述力學(xué)性能方程建立所述多跨功能梯度輸流管道的時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程；

根據(jù)所述時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程建立所述多跨功能梯度輸流管道的頻域運(yùn)動(dòng)方程；

根據(jù)歐拉梁理論以及所述頻域運(yùn)動(dòng)方程建立各個(gè)所述單跨功能梯度輸流管道的單元?jiǎng)觿偠染仃嚕?/p>

將各個(gè)所述單跨功能梯度輸流管道的所述單元?jiǎng)觿偠染仃嚱M合形成所述多跨功能梯度輸流管道的總動(dòng)剛度矩陣；

根據(jù)所述總動(dòng)剛度矩陣建立所述多跨功能梯度輸流管道的特征方程，根據(jù)所述多跨功能梯度輸流管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及所述特征方程能夠求得所述多跨功能梯度輸流管道的振型以及固有頻率，改變所述體積分?jǐn)?shù)指數(shù)能夠改變所述多跨功能梯度輸流管道的振型以及固有頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跨功能梯度輸流管道的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述力學(xué)性能方程為：

E＝V_iE_i+V_oE_o，

G＝V_iG_i+V_oG_o，

ρ＝V_iρ_i+V_oρ_o，

其中，

V_o＝1-V_i，

式中，E為所述多跨功能梯度輸流管道的彈性模量，G為所述多跨功能梯度輸流管道的剪切模量，ρ為所述多跨功能梯度輸流管道的密度；E_i為內(nèi)層材料的彈性模量，G_i為內(nèi)層材料的剪切模量，ρ_i為內(nèi)層材料的密度；E_o為外層材料的彈性模量，G_o為外層材料的剪切模量，ρ_o為外層材料的密度；V_i為內(nèi)層材料的體積分?jǐn)?shù)，V_o為外層材料的體積分?jǐn)?shù)，R_i為所述多跨功能梯度輸流管道的內(nèi)徑，R_o為所述多跨功能梯度輸流管道的外徑，r是參考點(diǎn)的半徑，n是體積分?jǐn)?shù)指數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跨功能梯度輸流管道的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)歐拉梁理論以及所述力學(xué)性能方程建立所述多跨功能梯度輸流管道的時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程，包括：

建立所述多跨功能梯度輸流管道的單元三維直角坐標(biāo)系，

根據(jù)歐拉梁理論，所述多跨功能梯度輸流管道上任意一點(diǎn)沿所述單元三維直角坐標(biāo)系的x軸方向的的位移分量u，沿y軸方向的的位移分量v和沿z軸方向的的位移分量w分別為：

采用牛頓法或者哈密頓原理推導(dǎo)得到所述多跨功能梯度輸流管道的時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程為：

式中，(EI)^*為所述多跨功能梯度輸流管道的有效抗彎剛度，m^*為所述多跨功能梯度輸流管道的有效單位長度質(zhì)量，M_f是流體單位長度質(zhì)量，p是流體壓力，A_f是流體橫截面面積，U為流體流速。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多跨功能梯度輸流管道的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述單元三維直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)為所述多跨功能梯度輸流管道的一端面的中心點(diǎn)，x軸的方向與所述多跨功能梯度輸流管道的軸向一致，通過所述原點(diǎn)并與所述x軸相互垂直的兩個(gè)軸為y軸以及z軸。