[发明专利]一种L型管路卡箍系统建模的方法

权利要求书

1.一种L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，其包括：

采用曲梁单元对L型管路的弯曲部分进行离散化处理，并结合Timoshenko梁单元进行建模，得到L型管路的有限元模型；

对卡箍测试得到的迟滞回线进行分段线性拟合，得到卡箍离散化模型；

根据所述L型管路的有限元模型结合所述卡箍离散化模型构建卡箍管路动力模型。

2.如权利要求1所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，结合Timoshenko梁单元进行建模之前，还包括：

针对Timoshenko梁单元计算动能和势能；

根据所述动能和所述势能采用变分原理建立微段梁的偏微分动力学模型；

对所述偏微分动力学模型结合位移场函数得到局部坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵；

将所述Timoshenko单元在局部坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵转换到总体坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵。

3.如权利要求1所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述卡箍为单联卡箍，且所述单联卡箍的宽度为14mm。

4.如权利要求1所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，还包括：

将所述卡箍的刚度沿x方向等效离散为2个线弹簧和2个扭簧，所述线弹簧的z方向线刚度为K_z/2，所述扭簧的θ_y方向扭转刚度为K_θy/2；

以及将所述卡箍的阻尼等效离散为2个线性阻尼器和2个扭转阻尼器，所述线性阻尼器的z方向阻尼为C_z/2，所述扭转阻尼器的θ_y方向阻尼为C_θy/2。

5.如权利要求4所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述对卡箍测试得到的迟滞回线进行分段线性拟合，得到卡箍离散化模型包括：

基于所述单联卡箍在横向方向上的结构非对称性，对所述单联卡箍的y方向线刚度、z方向线刚度、θ_y方向扭转刚度、θ_z方向扭转刚度的测试结果在迟滞回线上进行标记；

根据标记结果进行线性拟合，得到的所述y方向线刚度和所述z方向线刚度包括上行程刚度和下行程刚度；

基于所述上行程刚度和所述下行程刚度得到所述卡箍离散化模型。

6.如权利要求4所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，根据所述L型管路的有限元模型结合所述卡箍离散化模型构建卡箍管路动力模型包括：

在所述L型管路的有限元模型的长边和短边分别设置第一卡箍和第二卡箍；

将所述L型管路的有限元模型划分为7段，得到分段后的管路模型；

将所述第一卡箍和所述第二卡箍所在分段的管路模型与所述卡箍离散化模型进行结合，得到卡箍位置建模结果；

所述卡箍位置建模结果结合所述L型管路的有限元模型得到所述卡箍管路动力模型。

7.如权利要求6所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述7段包含的单元个数分别为：20个单元、25个单元、35个单元、10个单元、15个单元、25个单元、10个单元。

8.如权利要求4所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述2个线弹簧之间的距离等于所述卡箍的宽度。

9.如权利要求4所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述卡箍测试过程中一次完整的测试顺序为：正向加载-正向卸载-反向加载-方向卸载。

10.如权利要求2所述的L型管路卡箍系统建模的方法，其特征在于，所述卡箍管路动力模型的运动微分方程为：

其中M为所述质量矩阵，C为管体的比例阻尼，C_c为所述卡箍的支承阻尼矩阵，K为管体的所述刚度矩阵，K_c为所述卡箍的支承刚度矩阵，u_r为基础与管路的相对加速度，为管路的振动响应加速度。