[发明专利]一种管路结构振动载荷分析方法

说明书

本发明涉及一种管路结构振动载荷分析方法，包括以下步骤：第1步，获取管路结构动特性；第2步，在管路结构典型位置处设置测点，获取测点的加速度响应功率谱密度；第3步，采用等效白噪声激励法计算各测点处模态加速度均方根值；第4步，利用各测点位置模态振型值，对第3步中的各测点模态加速度均方根值进行加权平均，获取管路结构各阶模态加速度均方根值；第5步，进行随机振动下模态均方根等效载荷的计算。所述方法通过对该载荷分析方法中的模态均方根，提供了等效白噪声激励计算技术，使得该方法能够达到快速分析的效果。且具有工程简化公式、快速分析计算的特征，能够指导管路结构动力学载荷设计。

技术领域

本发明涉及一种管路结构振动载荷分析方法，属于结构动力学仿真分析领域。

背景技术

管路的基本功能是把指定的介质输送到使用部位。对于管路结构的动力学强度，一般采取疲劳寿命分析手段进行评估。这需要获取相关部位(多出现在接头、卡箍、焊接等处)精确的动应力和材料疲劳性能参数。但是，由于结构形式、加工工艺、材料特性、建模误差等因素的影响，对上述的薄弱部位进行准确的动应力计算分析、试验测量均是十分困难的。

随着我国现代工业的快速发展，各类机械系统中的管路呈现出结构形式复杂多样，数量庞大的特点，这也导致管路结构的疲劳寿命分析计算的工作量过大，不利于初始设计阶段的快速使用。

上世纪70年代，《NASA-TM-X-64669-Vibration Manual》中美国国家航空航天局就提到利用Miles公式，对管路结构进行随机和正弦振动的等效静态惯性载荷分析，以得到管路低阶共振频率关键位置处的截面载荷，供设计参考。

载荷(包括振动载荷)分析的目的是明确管路中载荷的种类、数值及传递路线，能够为管路结构强度设计提供依据。目前，国内在航天等工业领域，针对管路结构的初始设计也渐渐采用载荷分析设计的理念。但由于缺乏振动载荷定量分析手段，一般通过乘以适当的安全系数来考虑实际工作环境中振动方面的影响，随意性较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的需求，本发明提出了一种管路结构振动载荷分析方法，通过对该载荷分析方法中的模态均方根，提供了等效白噪声激励计算技术，使得该方法能够达到快速分析的效果。且具有工程简化公式、快速分析计算的特征，能够指导管路结构动力学载荷设计。

(二)技术方案

本发明提出一种管路结构振动载荷分析方法，包括以下步骤：

第1步，获取管路结构动特性；

第2步，在管路结构典型位置处设置测点，获取测点的加速度响应功率谱密度；

第3步，采用等效白噪声激励法计算各测点处模态加速度均方根值；

第4步，利用各测点位置模态振型值，对第3步中的各测点模态加速度均方根值进行加权平均，获取管路结构各阶模态加速度均方根值；

第5步，进行随机振动下模态均方根等效载荷的计算。

(三)有益效果

本发明提出了一种管路结构振动载荷分析方法，其针对该载荷分析方法中的模态均方根，提供了等效白噪声激励计算技术，使得该方法能够达到快速分析的效果。本方法具有工程简化公式、快速分析计算的特征，能够为管路结构强度设计中定量动力学载荷提供依据。

附图说明

图1一种管路结构振动载荷分析方法流程图。

图2空间管路结构有限元模型。

图3基础随机激励加速度谱。

图4典型位置处Z向加速度相应谱。