[发明专利]一种管道减振的优化方法

摘要

本发明创造涉及一种管道减振的优化方法，其步骤包括建立待优化管道模型，将管道模型导入优化软件中，在优化软件中进行模态分析模式和静力分析模式优化，模态分析模式计算结果为管道模型的振动模态的频率值和结构优化后的新管道模型，使管道模型的阶振动模态的频率值都大于运输频率的最大值；静力分析模式计算结果为管道模型的应力分布图和结构优化后的新管道模型，使管道模型的应力分布图中应力最大值小于管道的疲劳极限值。使用本发明创造的优化方法不仅能够避免设备运输时的管道共振，减少设备运行时的管道应力，并可对优化改进后的管道模型进行直接检测，无需工艺成本，不需制造样机进行检测，节省生产成本，缩短开发周期，提高研发效率。

主权项

一种管道减振的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）针对待优化的管道采用建模软件建立管道模型；（2）将建立好的管道模型导入ABAQUSE软件中，并对管道模型进行网格划分；（3）在ABAQUSE软件中，设置管道模型的边界约束和物理参数，其中，边界约束包括固支边界、不完全固支边界和构件连接，物理参数包括管道模型的材料特性，密度，杨式模量和泊松比；（4）管道模型满足设备运输条件时的优化，运行步骤（6）和步骤（7）进行优化计算；管道模型满足设备运行条件时的优化，运行步骤（8）和步骤（9）进行优化计算；（5）管道模型既满足设备运输条件又满足设备运行的优化，对待优化的原管道模型运行步骤（6）和步骤（7）进行优化计算得到满足设备运输条件的新管道模型，然后采用步骤（7）所得到的新管道模型运行步骤（8）和步骤（9），若经步骤（9）计算得到管道模型的应力分布图中最大应力值大于管道的疲劳极限值，则对步骤（9）中所得的新管道模型进行步骤（2）、（3）、（8）和（9）再次进行优化计算，若经步骤（9）计算所得管道模型的应力分布图中最大应力值小于管道的疲劳极限值，则所得到的管道模型则为满足设备运输和运行两种条件下设计所需的管道模型；（6）采用ABAQUSE软件中的模态分析模式对管道模型进行优化计算，模态分析模式包括频率分析模块、形状优化模块和迭代计算模块，其中，在频率分析模块中设置线性扰动子模块，在频率分析模块中设置期望得到的管道模型振动模态的阶数n，n=20,在迭代计算模块中设置迭代次数t, t=10；（7）模态分析模式优化计算结果为管道模型的振动模态的频率值和结构优化后的新管道模型，根据步骤（6）中的振动模态的阶数n的设置，相应的，可得到管道模型的前n阶振动模态的频率值，若前n阶振动模态的频率值都大于运输频率的最大值，则结构优化后的新管道模型则满足运输条件；若前n阶振动模态的频率值不全都大于运输频率的最大值，则给出这些频率值小于运输频率的最大值的阶振动模态的频率值所对应的管道模型的位移分布图，对位移分布图中位移值最大的点在新管道模型中进行边界约束，返回步骤（2）、（3）和（6）、（7）再次进行优化计算，直至所得管道模型的阶振动模态的频率值都大于运输频率的最大值，此时，所得到的管道模型则为满足设备运输设计所需的管道模型；（8）采用ABAQUSE软件中的静力分析模式对管道模型进行优化计算，静力分析模式包括静力分析模块、形状优化模块和迭代计算模块，其中，在迭代计算模块中设置迭代次数t, 0≤t≤30；（9）静力分析模式优化计算结果为管道模型的应力分布图和结构优化后的新管道模型，若管道模型的应力分布图中最大应力值小于管道的疲劳极限值，则所得到的结构优化后的新管道模型满足设备运行条件；若管道模型的应力分布图中最大应力值大于或等于管道的疲劳极限值，则对所得的新管道模型进行步骤（2）、（3）（8）和（9）再次进行优化计算，直至所得管道模型的应力分布图中最大应力值小于管道的疲劳极限值，此时，所得到的管道模型则为满足设备运行设计所需的管道模型。