简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究!.PDFVIP

振动、测试与诊断 4.2 =! . = ! 710 = ! ， -./0,12 .3 4+5016+., 781*/0898,6 : ;+1,.*+* 简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究! 邹光胜 金基铎 沙云东 （沈阳航空工业学院工程力学系 沈阳， ） !!#$ 摘要 对两端受扭转弹簧约束的简支输流管在其支承简谐运动激励下的振动特性问题进行了实 验研究，重点考察了不同流速下激振频率 ! 变化对输流管道振动响应形态的影响规律。实验表 明，在某些频率段上管道会发生多周期的复杂运动，并通过倍周期分岔而进入混沌运动。 关键词 实验 振动 混沌 输流管 简谐激励 中图分类号 %#’ ()!# 引 言 飞机飞行时，发动机高速旋转，引起发动机整体或局部振动，此时必须要考虑 由于管道支 承运动而对输油系统和冷却系统等各种管路系统所产生的强迫激励作用。另外，管道在飞机 上的实际工作条件是相当恶劣的。随着工作时间的增长，可能会由于多种因素，如发动机的振 动以及工作环境等的影响而造成管道的松动，原来被固定在发动机上的管道其两端边界约束 就成为介于固定和铰支之间的一种状况。由于本文只讨论管道的微幅振动，故此时可通过扭 转弹簧的不同弹簧刚度来近似（线性化）地描述这种固定程度。 本文对两端受扭转弹簧约束的简支输流管道在其支承简谐运动激励下的振动特性进行了 实验研究，重点探寻激振频率! 变化对管道振动响应形态的影响规律。 ! 力学模型 如图 所描述的力学模型，两端受扭转弹簧约束的简 ! 支输流管竖直安装在支承上，弹簧弹性系数分别为 ! 和 # ，支承有一运动方向垂直于管道轴线的简谐运动，其运动 方程为 $ % *+, ’ ! 其中： 为激励振幅； 为激励频率。 ! 图 ! 力学模型 辽宁省科学技术基金资助项 目（编号： ）。 ! ’?!’ 收稿 日期： ；修改稿收到 日期： 。 !’’’@!!@A @#@B 第 # 期 邹光胜等：简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究 !: ! 实验系统 实验系统如图 所示。被测试管道的两端通过专为此实验而设计制造的夹具固定在 ! ! #$$ 振动台上，管道轴线垂直向下。管道支承的周期运动由振动台提供，并可通过振动控制台 调整激励幅值和激励频率，振动方向垂直于管道轴线。 在本实验中以水作为管道输送的流 体。水流通过送水系统被送到管道上方 的大容器里，通过一段较长的竖直向下 的导管输送到被测试管道。这样可保证 测试 时进 入 管道 的水 流 尽 可 能 的稳 ［］ 定 # 。在本研究中假定管道内流体为定 常不可压缩流，不考虑紊流的影响，并且 认为在测试过程中流体的流速是不随时 ［］ 间而变的恒定值 ! 。 管道 的振动信号选用应变片来拾