某輸油管道的振動(dòng)疲勞分析案例

1、某輸油管管道在預(yù)應(yīng)力載荷下的模態(tài)提取

實(shí)際工程問(wèn)題中往往需要考慮在一定負(fù)載和預(yù)應(yīng)力載荷條件下非線性的模態(tài)提取分析，以便和工程實(shí)際狀態(tài)及問(wèn)題相符合。

管道的預(yù)應(yīng)力載荷作用下的模態(tài)提取分析，首先實(shí)現(xiàn)管道在外部載荷（內(nèi)部壓力）作用下的幾何非線性分析，然后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模態(tài)提取。

（1）有限元建模

v
創(chuàng)建三維幾何模型，厚度方向創(chuàng)建三層網(wǎng)格單元。

v
定義線彈性材料本構(gòu)模型，賦于材料屬性；

v
創(chuàng)建兩端參考點(diǎn)進(jìn)行幾何約束；

v
定義幾何非線性，進(jìn)行模型分析；

v
在內(nèi)部施加15MPa的內(nèi)表面壓力；

v
為了體現(xiàn)后續(xù)振動(dòng)疲勞的分析，在一端施加約束，另一端耦合一個(gè)400kg的質(zhì)量點(diǎn)；

（2）預(yù)應(yīng)力模型分析結(jié)果

（3）基于預(yù)應(yīng)力條件下的模態(tài)提取

v
在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力載荷模型分析的基礎(chǔ)上采用Lanczos算法，實(shí)現(xiàn)模型前10階模態(tài)的提取；

v

保持模型參考點(diǎn)的約束狀態(tài)。

前十階模態(tài)提取結(jié)果

2、基于基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)響應(yīng)分析與振動(dòng)疲勞

（1）有限元模型

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采用隨機(jī)響應(yīng)分析實(shí)現(xiàn)，管道在外部基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)激勵(lì)條件下的模型分析。

v
定義功率譜密度以及基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)相應(yīng)譜載荷定義。其中頻域范圍為1~1200，結(jié)構(gòu)阻尼為0.1。

v
輸出管道模型的廣義位移歷史場(chǎng)變量

（2）分析結(jié)果

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隨機(jī)響應(yīng)功率譜密度激勵(lì)，前十階廣義位移與頻率關(guān)系曲線

（3）實(shí)現(xiàn)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)分析

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完成模型材料，應(yīng)力-應(yīng)變導(dǎo)入以及載荷定義等步驟，并提交模型

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輸出按照上述載荷譜響應(yīng)進(jìn)行循環(huán)分析的壽命結(jié)果，即10E+5.359~10E6.523，結(jié)構(gòu)的整體壽命差異不大，疲勞壽命較危險(xiǎn)的位置為彎管下方。