输液管在工程应用和理论研究中都极其重要,已成为流固耦合研究领域和非线性动力学研究中的一个典型范例。常见的输液管结构可以采用相对简单的梁模型等效处理,数学方程较为简洁,其理论结果也可通过相对容易实现的实验来验证。对输液管的研究可以作为一种理论工具来理解揭示复杂多样的流固耦合系统动力学行为,探索和发现新的动力学现象和特性。因而其受到广泛关注,针对均匀恒定截面输液管已有半个世纪的研究。该类系统可以通过静态的分岔产生屈曲失稳,也可以通过动态的分岔产生颤振失稳。本文基于上述研究,探索和分析了位变类型输液管可能存在的非线性行为,并且研究了关键参数的影响以指导实际应用中输液管的参数设计。主要内容包含以下两个方面:1.通过研究输液波纹管分析了非均匀几何结构输液管的稳定性和动力学行为。输液波纹管的流速沿管道而非时间周期变化。利用牛顿法建模,使用微分求积法求解无量纲控制方程。随后研究了平均流速,波纹的幅度和波纹的总数对输液波纹管动力学行为的影响。结果表明,与均匀恒定截面输液管不同,输液波纹管即使两端受到支承时也会产生颤振。当波纹的总数足够大时,微小的扰动流速即可引发颤振。这些现象通过Runge-Kutta方法得到验证。同时,详细分析了第一阶模态的屈曲失稳临界流速。与恒定截面输液管相比,波纹的存在导致临界速度降低从而加速了屈曲失稳。具体地,波纹幅度的增加使得临界流速单调减小。然而,波纹总数的增加不能使临界流速单调减小,存在一个极值点,其可于实际应用中实现输液波纹管的参数优化。2.通过研究三维功能梯度材料输液管分析了非均匀材料输液管的稳定性和动力学行为。利用哈密顿法建模,使用微分求积法求解无量纲控制方程。随后研究了功能梯度材料参数和流速对该系统动力学行为的影响。结果表明,径向和环向材料参数的变化会改变有效刚度从而使系统的各阶固有频率产生相应变化,但是对稳定性的影响较小。轴向参数的变化则对该系统的动力学行为产生了较大影响。与波纹管类似,出现了微小流速下的颤振现象。对于两端简支的三维功能梯度材料输液管,轴向幂律指数在一定区域内会使临界流速产生一个跃升。综上所述,本文对位变类型输液管的动力学行为进行了理论和数值分析,非均匀结构和非均匀材料对输液管的动力学行为有较大影响。分别利用牛顿法和哈密顿法建模,采用微分求积法求解运动方程,最后详细讨论了该类系统的稳定性及动力学特征。与均匀恒定截面输液管相比,位变类型输液管即使两端支承也会在一些参数条件下产生颤振失稳,其耦合颤振区域则被抑制或者被单一模态的颤振替代。这些结果揭示了流固耦合系统部分力学现象的成因和演化规律。文中对于系统参数的分析对输液管的工程应用具有指导意义。