[发明专利]一种单双联卡箍管路系统建模的方法

权利要求书

1.一种单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，其包括：

采用梁单元对两条管路进行离散化处理，得到两条管路的有限元模型，所述两条管路上设置有双联卡箍和单联卡箍；

对测得的双联卡箍的刚度进行离散化等效处理，得到双联卡箍离散化模型；

对单联卡箍的刚度得到单联卡箍等效刚度；

通过将所述双联卡箍离散化模型以及所述单联卡箍等效刚度引入到所述两条管路的有限元模型中，构建单双联卡箍管路系统有限元模型。

2.如权利要求1所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述两条管路为平行设置的第一管路和第二管路，且所述第一管路和所述第二管路的中心距离为所述双联卡箍的标准中心距。

3.如权利要求2所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述双联卡箍的标准中心距为21mm。

4.如权利要求2所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述第一管路和所述第二管路为交错布置，且所述第一管路和所述第二管路的交错距离为50mm。

5.如权利要求2所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述第一管路和所述第二管路上在所述双联卡箍两侧还分别设置有一个单联卡箍，且所述第一管路上单联卡箍的相对位置与所述第二管路上单联卡箍的相对位置相同。

6.如权利要求1所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述对测得的双联卡箍的刚度进行离散化等效处理包括：

将所述双联卡箍的刚度沿z方向等效离散为2个线刚度弹簧和2个角刚度弹簧，所述线刚度弹簧的y方向线刚度为K_y/2，所述角刚度弹簧的x方向角刚度为K_θx/2以及y方向角刚度为K_θy/2；

对所述双联卡箍在对应刚度方向的y方向线刚度为K_y/2、x方向角刚度为K_θx/2以及y方向角刚度为K_θy/2的测试结果得到迟滞回线，并对所述迟滞回线进行拟合得到拟合刚度；

对x方向线刚度为K_x/2利用遗传算法结合模态实验测试求得最优解，得到最优刚度值；

对所述拟合刚度和所述最优刚度值求取平均值，每个方向的刚度值可以表示为：

其中，K_d代表不同方向的卡箍刚度，K_di代表该方向第i次拟合获得的拟合刚度，n的值为4。

7.如权利要求6所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述利用遗传算法结合模态实验测试求得最优解包括：

通过模态试验可以获得试验的各阶固有频率，建立适应度函数表示为：

其中i的取值范围为1～11，代表优化的目标函数为系统的前11阶固有频率；W_i为平衡因子，取值范围为0～1，f_oni为当前最优个体仿真计算的固有频率，f_omi为试验测得的固有频率；

根据已测定的卡箍刚度范围进行确定约束条件，K_x取值范围表示为：

1×10⁵N/m≤K_x≤9×10⁷N/m

经过种群繁衍后满足终止迭代条件时得到所述最优解。

8.如权利要求1所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述双联卡箍和所述单联卡箍的宽度为14mm。

9.如权利要求6所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述卡箍测试过程中一次完整的测试顺序为：正向加载-正向卸载-反向加载-方向卸载。

10.如权利要求1所述的单双联卡箍管路系统建模的方法，其特征在于，所述单双联卡箍管路系统有限元模型的运动微分方程为：

其中M为系统质量矩阵，C为系统阻尼矩阵，K为系统刚度矩阵，包括管路中管体的刚度和卡箍等效刚度，u为系统广义坐标，F_u为外激励矢量；其中阻尼矩阵C采用瑞利阻尼来确定，即C＝αM+βK，α和β为瑞利阻尼系数。