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流固耦合声子晶体管路系统振动带隙及冲击特性研究
| 论文题名： | 流固耦合声子晶体管路系统振动带隙及冲击特性研究 |
| 关键词： | 流固耦合管路;声子晶体;振动带隙;冲击特性 |
| 摘要： | 流固耦合管路系统广泛应用于各种装备中，通常用来传递物质和能量或者动量。管路系统在工作过程中易发生流固耦合效应和产生液压冲击、爆炸冲击等各类冲击载荷，诱发强烈的振动冲击波，对其安全稳定运行带来艰巨挑战。因此，开展流固耦合管路系统振动传播和冲击特性研究具有重要的理论和实践意义。声子晶体可以利用其带隙特性抑制特定频率范围内弹性波的传播，并能对冲击波有效衰减，为流固耦合管路的减振和抗冲击设计提供了一种新的技术途径和理论基础。本文针对流固耦合管路系统振动控制和抗冲击的紧迫需求，基于声子晶体理论，研究了流固耦合声子晶体管路系统的振动传播特性，并重点考虑了冲击激励下的振动特性，为管路的减振与抗冲击设计提供了新的思路。论文主要研究内容如下： 1、将动态刚度法与传递矩阵法有效结合，推导出流固耦合管路的动力学方程，利用传递矩阵法，对布拉格声子晶体管路、局域共振声子晶体管路、布拉格与局域共振耦合声子晶体管路的带隙特性进行了分析研究。详细分析了三种管路振动带隙特性，重点考虑了流体条件对带隙特性的影响。 2、基于有限元法，分别构建了三种声子晶体管路的有限元仿真分析模型，对传递矩阵法计算的带隙特性进行验证。仿真分析了流固耦合条件下三种声子晶体管路对不同流体激励和冲击激励下的振动传播特性，探索流体脉动、冲击及外部冲击等复杂激励条件对流固耦合声子晶体管路振动传播特性的影响规律。 3、开展了流固耦合声子晶体管路系统的振动带隙及冲击振动特性研究，以三种声子晶体管路为对象，设计实验方案，开展实验测试，有效验证理论计算与数值仿真的正确性，为管路减振与抗冲击设计提供指导性意见。 总之，本文完善了流固耦合声子晶体管路系统振动特性的高效建模与分析方法，深入系统地探究了不同流体载荷及流体冲击与外部冲击对三种流固耦合声子晶体管路振动传播特性的影响规律，开展了实验测试与验证。研究工作有望为流固耦合管路系统的减振与抗冲击设计提供理论指导与技术支持。 |
| 作者： | 胡兵 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郁殿龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科技大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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