Nonlinear vibration analysis of a fractional dynamic model for the viscoelastic pipe conveying fluid
Nonlinear vibration analysis of a fractional dynamic model for the viscoelastic pipe conveying fluid
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粘弹性管道输送流体分数动力学模型的非线性振动分析
DOI：
10.1016/j.apm.2017.11.022
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发表时间：
2018-04
影响因子：
5
通讯作者：
Fang Bo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tang Ye;Zhen Yaxin;Fang Bo
研究了粘弹性输流管道分数阶动力学模型的非线性自由振动。采用欧拉梁理论和广义汉密尔顿原理，在考虑几何非线性和分形材料模型的情况下，建立了管道的平面耦合运动方程。然后将该方程简化为一个新的非线性分数阶动力学模型，该模型控制小但有限拉伸问题中管道的横向振动。将多尺度法直接应用于非线性振动的分析与仿真。数值计算结果表明，流体的分数阶数、质量比、流体速度和非线性系数对粘弹性管道的非线性振幅和频率的影响。值得注意的是，由分数粘弹性材料模型构成的流体输送管道的振幅显示出比以前的模型预测的振幅高得多。
The nonlinear free vibration of a fractional dynamic model for the viscoelastic pipe conveying fluid is studied in this paper. The dynamic equations of coupled planar motion for the pipe are derived by employing the Euler beam theory and the generalized Hamilton principle when we consider both the fractional material model and the geometric non-linearity. Then the equations are simplified into a new nonlinear, fractional order dynamic model governing transverse vibration of the pipe in small but limited stretching issues. The method of multiple scales is directly applied for the analysis and simulation of the nonlinear vibration. Numerical results show the influence of the factional order, the mass ratio, the fluid velocity and the nonlinear coefficient on the nonlinear amplitudes and frequencies of the viscoelastic pipe. It is noticeable that the amplitudes of the fluid-conveying pipe constituted by the fractional viscoelastic material model display much higher than those predicted by the previous models.
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