输油管道的振动疲劳分析案例

输油管道的振动疲劳分析案例
 
1、输油管管道在预应力载荷下的模态提取
 
        实际工程问题中往往需要考虑在一定负载和预应力载荷条件下非线性的模态提取分析,以便和工程实际状态及问题相符合。
 
        管道的预应力载荷作用下的模态提取分析,首先实现管道在外部载荷(内部压力)作用下的几何非线性分析,然后在此基础上实现模态提取。
 
(1)有限元建模
 
  创建三维几何模型,厚度方向创建三层网格单元。
 
  定义线弹性材料本构模型,赋于材料属性;
 
  创建两端参考点进行几何约束;
 
  定义几何非线性,进行模型分析;
 
  在内部施加15MPa的内表面压力;
 
  为了体现后续振动疲劳的分析,在一端施加约束,另一端耦合一个400kg的质量点;
 
 
 
 
 
 
(2)预应力模型分析结果
 
 
 
 
 
 
(3)基于预应力条件下的模态提取
 
  在进行预应力载荷模型分析的基础上采用Lanczos算法,实现模型前10阶模态的提取;
 
   保持模型参考点的约束状态。
 
 
 
 
 
 
前十阶模态提取结果
 
 
 
 
 
 
2、基于基础运动的随机响应分析与振动疲劳
 
(1)有限元模型
 
  采用随机响应分析实现,管道在外部基础运动激励条件下的模型分析。
 
  定义功率谱密度以及基础运动相应谱载荷定义。其中频域范围为1~1200,结构阻尼为0.1。
 
  输出管道模型的广义位移历史场变量
 
 
 
 
 
 
 
 
(2)分析结果
 
        随机响应功率谱密度激励,前十阶广义位移与频率关系曲线
 
 
 
 
(3)实现振动疲劳寿命预测分析
 
  完成模型材料,应力-应变导入以及载荷定义等步骤,并提交模型
 
 
 
 
 
 
         输出按照上述载荷谱响应进行循环分析的寿命结果,即10E+5.359~10E6.523,结构的整体寿命差异不大,疲劳寿命较危险的位置为弯管下方。