一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统技术方案

本发明专利技术公开一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统。确定方法包括：获取目标管道的几何参数、材料参数、服役环境参数及目标管道中流体的流体参数；根据目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置；根据几何参数、材料参数、流体参数、卡箍连接参数和可选安装位置建立目标管道的流固耦合动力学模型；根据流固耦合动力学模型确定与可选安装位置对应的目标管道的可选位置基频和第一阶模态振型；根据基频差及第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，基频差为可选位置基频与目标管道的目标基频的差值。本发明专利技术能够有效提高管道的固有频率，提升系统的动力学品质，有效避免共振的发生，操作简单，实用性好，方便快捷且准确度高。

A Method and System for Determining Installation Position of Pipeline Clamp

The invention discloses a method for determining the installation position of pipeline clamp and a determination system. The determination methods include: obtaining the geometric parameters, material parameters, service environment parameters and fluid parameters of the target pipeline; determining the clamp connection parameters and the optional installation position of each clamp according to the service environment parameters of the target pipeline; and determining the clamp connection parameters according to the geometric parameters, material parameters, fluid parameters and clamp connection parameters. The fluid-structure coupling dynamic model of the target pipeline is established based on the number and the optional installation location; the fundamental frequency and the first mode shape of the target pipeline corresponding to the optional installation location are determined according to the fluid-structure coupling dynamic model; and the optimal installation position of the clamp is determined according to the fundamental frequency difference and the first mode shape, and the fundamental frequency difference is optional. The difference between the position fundamental frequency and the target fundamental frequency of the target pipeline. The invention can effectively improve the natural frequency of the pipeline, enhance the dynamic quality of the system, effectively avoid the occurrence of resonance, has simple operation, good practicability, convenience, rapidity and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统
本专利技术涉及管道施工领域，特别是涉及一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统。
技术介绍
飞机液压管道主要用于燃油、滑油、液压油和空气等介质的输送，是飞机系统的重要组成部分。管道系统的安全可靠性直接关系到飞机运行的安全，而管道系统的故障主要是由振动引起的。当管道系统已经定形时，其走向和结构已经无法改变，只能通过在管道的适当位置安装卡箍来增加管道系统的刚性，从而增大其固有频率，使固有频率避开其激振频率从而避免共振的发生。然而，飞机液压管道系统错综复杂，卡箍位置的布置大多是从原型机中对比和移植，施工时根据实际放样进行一定调整，卡箍的最终安装位置极大地依赖设计者的经验。尤其是一些小型管路系统，卡箍的支承形式、参数、位置和数量等多由人工现场解决，造成实际的卡箍布局具有较大的随机性。有时不但没有提升系统的动力学品质，甚至会产生局部应力集中反而成为管路结构的失效源，严重削弱了管路系统的可靠性。因此，如何确定卡箍的安装位置以提高管道的固有频率，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统，无需人工参与，不依赖操作人员的人工经验和主观判断，能够有效提高管道的固有频率，提升系统的动力学品质，操作简单，实用性好，方便快捷且准确度较高。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种管道卡箍安装位置的确定方法，所述确定方法包括：获取目标管道的几何参数、材料参数、服役环境参数及所述目标管道中流体的流体参数，其中，所述服役环境参数包括所述目标管道的振动加速度或应力；根据所述目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置，所述卡箍连接参数包括卡箍刚度和卡箍阻尼；根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型；根据所述流固耦合动力学模型确定与所述可选安装位置对应的所述目标管道的可选位置基频和第一阶模态振型；根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，其中，所述基频差为所述可选位置基频与所述目标管道的目标基频的差值。可选的，所述根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，具体包括：判断所述可选位置基频是否大于或者等于所述目标基频，获得第一判断结果；当第一判断结果表示所述可选位置基频大于或者等于所述目标基频时，将所述可选安装位置确定为各卡箍的最优安装位置；当第一判断结果表示所述可选位置基频小于所述目标基频时，根据所述第一阶模态振型的振型位移极大值点的位置更新卡箍的可选安装位置，返回所述“根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型”。可选的，所述根据所述第一阶模态振型的振型位移极大值点的位置更新卡箍的可选安装位置，具体包括：在所述第一阶模态振型的振型位移极大值点处增设卡箍。可选的，所述卡箍刚度包括卡箍线刚度和卡箍角刚度，所述卡箍阻尼包括卡箍线阻尼和卡箍角阻尼。可选的，所述目标管道的几何参数包括：目标管道的内径、外径、长度和弧度。一种管道卡箍安装位置的确定系统，所述确定系统包括：参数获取模块，用于获取目标管道的几何参数、材料参数、服役环境参数及所述目标管道中流体的流体参数，其中，所述服役环境参数包括所述目标管道的振动加速度或应力；连接参数及可选位置确定模块，用于根据所述目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置，所述卡箍连接参数包括卡箍刚度和卡箍阻尼；动力学模型建立模块，用于根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型；基频及一阶振型确定模块，用于根据所述流固耦合动力学模型确定与所述可选安装位置对应的所述目标管道的可选位置基频和第一阶模态振型；最优安装位置确定模块，用于根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，其中，所述基频差为所述可选位置基频与所述目标管道的目标基频的差值。可选的，所述最优安装位置确定模块具体包括：第一判断单元，用于判断所述可选位置基频是否大于或者等于所述目标基频，获得第一判断结果；最优安装位置确定单元，用于当第一判断结果表示所述可选位置基频大于或者等于所述目标基频时，将所述可选安装位置确定为各卡箍的最优安装位置；位置更新单元，用于当第一判断结果表示所述可选位置基频小于所述目标基频时，根据所述第一阶模态振型的振型位移极大值点的位置更新卡箍的可选安装位置。可选的，所述位置更新单元具体包括：卡箍增设子单元，用于在所述第一阶模态振型的振型位移极大值点处增设卡箍。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统，首先根据目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置，然后根据几何参数、材料参数、流体参数、卡箍连接参数和可选安装位置建立目标管道的流固耦合动力学模型，并根据流固耦合动力学模型确定对应的可选位置基频和第一阶模态振型，最后根据可选位置基频与目标基频的差值及第一阶模态振型自动优化卡箍的安装位置，使管道的基频达到目标值，即使管道的固有频率避开其激振频率从而避免共振的发生。与现有的基于设计经验进行卡箍布置的方法相比，本专利技术提供的确定方法及确定系统，无需人工参与，不依赖操作人员的人工经验和主观判断，因此，能够有效提高管道的固有频率，提升系统的动力学品质，操作简单，实用性好，方便快捷且准确度较高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例1提供的管道卡箍安装位置的确定方法的流程图；图2为本专利技术实施例1提供的两端支撑空间管道的有限元模型图；图3为本专利技术实施例1提供的两端支撑空间管道的第一阶振型图；图4为本专利技术实施例1提供的两端支撑管道的第一阶振型中各个节点的无量纲振型位移图；图5为本专利技术实施例1提供的不同卡箍位置和刚度下的两端支撑空间管道的基频图；图6为本专利技术实施例1提供的三点固定支撑管道的管道模态分析图；图7为本专利技术实施例1提供的三点固定支撑管道的第一阶振型中各个节点的无量纲振型位移；图8为本专利技术实施例2提供的管道卡箍安装位置的确定系统的结构框图；图9为本专利技术实施例2提供的确定系统的工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种管道卡箍安装位置的确定方法及确定系统，无需人工参与，不依赖操作人员的人工经验和主观判断，能够有效提高管道的固有频率，提升系统的动力学品质，操作简单，实用性好，方便快捷且准确度较高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道卡箍安装位置的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：获取目标管道的几何参数、材料参数、服役环境参数及所述目标管道中流体的流体参数，其中，所述服役环境参数包括所述目标管道的振动加速度或应力；根据所述目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置，所述卡箍连接参数包括卡箍刚度和卡箍阻尼；根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型；根据所述流固耦合动力学模型确定与所述可选安装位置对应的所述目标管道的可选位置基频和第一阶模态振型；根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，其中，所述基频差为所述可选位置基频与所述目标管道的目标基频的差值。

【技术特征摘要】
1.一种管道卡箍安装位置的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：获取目标管道的几何参数、材料参数、服役环境参数及所述目标管道中流体的流体参数，其中，所述服役环境参数包括所述目标管道的振动加速度或应力；根据所述目标管道的服役环境参数确定卡箍连接参数及各卡箍的可选安装位置，所述卡箍连接参数包括卡箍刚度和卡箍阻尼；根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型；根据所述流固耦合动力学模型确定与所述可选安装位置对应的所述目标管道的可选位置基频和第一阶模态振型；根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，其中，所述基频差为所述可选位置基频与所述目标管道的目标基频的差值。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述基频差及所述第一阶模态振型确定卡箍的最优安装位置，具体包括：判断所述可选位置基频是否大于或者等于所述目标基频，获得第一判断结果；当第一判断结果表示所述可选位置基频大于或者等于所述目标基频时，将所述可选安装位置确定为各卡箍的最优安装位置；当第一判断结果表示所述可选位置基频小于所述目标基频时，根据所述第一阶模态振型的振型位移极大值点的位置更新卡箍的可选安装位置，返回所述“根据所述几何参数、所述材料参数、所述流体参数、所述卡箍连接参数和所述可选安装位置建立所述目标管道的流固耦合动力学模型”。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一阶模态振型的振型位移极大值点的位置更新卡箍的可选安装位置，具体包括：在所述第一阶模态振型的振型位移极大值点处增设卡箍。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述卡箍刚度包括卡箍线刚度和卡箍角刚度，所述卡箍阻尼包括卡箍线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈果，於为刚，黄佑，彭飞良，邹涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32