[發明專利]一種強振動環境下空間管道減振設計方法

在審

• 申請號: 201810731208.9
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108875261A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 張懷亮;趙麗娜;熊宇;瞿維
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種強振動環境下空間管道減振設計方法，包括如下步驟：步驟1：建立基礎振動下空間管道雙向流固耦合仿真模型；步驟2：對雙向流固耦合仿真模型進行正交試驗設計；步驟3：對正交試驗設計的正交試驗結果進行分析，以確定空間管道結構的最優組合。本發明針對空間管道建立雙向流固耦合模型，根據綜合評分法和正交實驗法確定設計后管道的結構參數，以得到使管道綜合性能最好的方案，從而減小強振動下空間管道的振動，提高管道系統的穩定性和安全性。

技術領域

本發明屬于管道減振技術領域，尤其設計一種強振動環境下空間管道減振設計方法。

背景技術

處于惡劣工況環境下的工程機械，如硬巖掘進機(TBM)、礦山機械等，工作過程中，載荷突變勢必會使設備產生強烈振動，導致安裝在其上的空間管道振動。強振動環境不僅會使管道應力加劇，導致管道容易出現應力疲勞損傷，還會加劇管道內流體的波動，波動的流體會對下游執行元件造成大的沖擊，進而影響液壓系統的穩定性和工作效率，甚至會影響整個施工進度。

管道設計旨在減小管道振動，現有的減小管道振動的對策有：應用特殊減振材料，增加對節波的吸收來減振；減弱或者消除管道系統的激振力，如在系統中應用脈動衰減器；可以改變系統參數，遠離共振，或者設計新型抗振支承，提高管道剛度，減少管道振動等等。但現有的空間管道設計未考慮強振動，不適用于長期處于強振動環境下的管道設計，導致管道容易發生疲勞破壞，設備工作效率降低。因此，需要提出一種強振動環境下空間管道的設計方法，減小工作在強振動環境下空間管道的振動，提高管道系統的穩定性和安全性。綜合評分法和正交試驗法作為兩者科學評判方法，已經在相關優化領域中得到應用，如專利號201710482783.5的發明專利，本發明通過冷熱負荷確定最佳圍護結構組合，能夠更直接地反應建筑熱工系統優化的方向，將BIM技術、圍護結構權衡負荷判斷法、正交試驗等結合起來，使得優化過程的可靠性和精確性更高。但是在空間管道減振設計技術領域還未見相關報導。

發明內容

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的之一在于提供一種能提高管道系統的穩定性和安全性的強振動環境下空間管道減振設計方法。該方法根據綜合評分法和正交試驗法確定設計后管道的結構參數，以得到使管道綜合性能最好的方案，從而減小強振動下空間管道的振動，提高管道系統的穩定性和安全性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種強振動環境下空間管道減振設計方法，包括如下步驟：

步驟1：建立基礎振動下空間管道雙向流固耦合仿真模型；

步驟2：對雙向流固耦合仿真模型進行正交試驗設計；

步驟3：對正交試驗設計的正交試驗結果進行分析，以確定空間管道結構的最優組合。

進一步的，步驟2的具體過程為：

步驟2.1：確定影響管道減振性能的因素；

步驟2.2：對每個因素取水平，并根據水平數和影響因素計算生成正交試驗表；

步驟2.3：根據所述正交試驗表進行正交試驗設計。

進一步的，步驟2的具體過程為：

步驟2.1：確定影響管道減振性能的因素；

步驟2.2：對每個因素取水平，并根據水平數和影響因素計算生成正交試驗表；

步驟2.3：根據所述正交試驗表進行正交試驗設計。

進一步的，步驟3中，所述正交試驗結果以管道的最大應力和流體功率流波動幅值為指標。

進一步的，在步驟2前還包括對仿真模型進行空間管道結構參數、管道材料屬性和管內液壓油參數及邊界條件進行初始設置并進行仿真計算，以獲得初始試驗結果的步驟a。