动力流体传输曲管振动特性有限元分析

　　动力流体传输曲管是许多工程领域如航空工程、机械工程、水利工程等常用的构件，有着广泛的应用。工作时管道会发生强烈的振动现象，因此，避免由于振动破坏所造成的严重后果是设计中的重要要求。

　　与直管相比，由于描述曲管的运动状态需要的变量多，而且静平衡位置还与流速有关，所以对它的研究难度大。黄玉盈等 D*1 : E用有限元法研究了中心线不可伸缩的悬臂曲管的面内振动，并提出了一个具有C个自由度的特殊曲管元。本文依据已有的研究成果，根据输液曲管实际情况，自定义一新单元，并对探讨平面输液曲管振动特性分析的新方法。

　　1 输液曲管的有限元模型

　　根据1988年AKmisra的研究成果，在不考虑内外阻尼的影响下，可得出对于中心线不可伸缩的输液曲管的平面内振动方程。对于曲管，通过有限元分析的离散化7建立了具有n个常曲率单元的有限元模型。整体平衡方程为：

　　式中:M,D,K分别是输液管的总质量矩阵、总陀螺矩阵和总刚度矩阵。U, K元素与质量比ß流速u有关。

　　2 ANSYS的二次开发技术

　　2. 1开放式的用户编程技术

　　ANSYS提供给用户一种二次开发技术upis(User 1'ro-grammahle 1}'eatures)，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系。用户不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的仟何组织形式，如可以定义一种新的材料、一个新的单元、或者给出一种新的屈服准则，}的且还可以编写自己的优化算法，通过将性个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现。本文就是根据输液曲管的实际情况，运用Matlah语言编写单元的源程序来实现在ANSYS的单元库中定义一个新的单元，从而使输液曲管问题可以应用软件进行分析。

　　2. 2自定义单元的确定

　　在ANSYS的UPF二次开发技术中，自定义单元是对单兀的各种信息进行定义，然后连接到ANSYS的单兀库中。ANSYS最多只允许定义6个单元。这里根据实际情况选取用户程序库中的uec103.f和ue1103. f进行单元定义开发。具体过程如下:

　　(1)基于uec103.f编写单元的结构基木信息的数据文件。结构基木信息包括节点信息、单元类型信息、实常数信息、载荷信息和约束信息等方面。

　　(2)基于ue1103. f编写单元的计算基木信息的数据文件。计算基木信息包括单兀刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵、载荷向量和需要保存的各结果向量等方面信息。

　　(3)编辑用户执行程序angucust. hat }II makefile. hat井运行。把定义的用户单元UL,SR103编译连接到ANSYS系统中。

　　(4)运行用户命令DL;BUG, 调试用户单元U SL;R 103各基木参数符合要求。