液載系統(tǒng)液體晃動(dòng)及液體—結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、液載系統(tǒng)具有廣泛的工程背景,其動(dòng)力學(xué)行為對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)或工作性能至關(guān)重要.本文對(duì)這類系統(tǒng)中遇到的液體晃動(dòng)和晃動(dòng)液體-結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究,提出了具有工程應(yīng)用價(jià)值的計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)力學(xué)分析方法,為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了可靠的理論依據(jù).本文的主要內(nèi)容和研究成果如下:(1)提出了液體小幅晃動(dòng)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)類比分析方法,構(gòu)造了液體晃動(dòng)的結(jié)構(gòu)彈性體振動(dòng)模型,最終將液體的小幅晃動(dòng)問(wèn)題歸結(jié)為結(jié)構(gòu)彈性體振動(dòng)問(wèn)題,從而結(jié)構(gòu)有限元軟件無(wú)需修改即可直接用于液

2、體小幅晃動(dòng)動(dòng)力分析,所得結(jié)果與理論解完全吻合.(2)基于液體速度勢(shì)和自由液面波高,提出了液體大幅晃動(dòng)問(wèn)題的ALE有限元分析方法.深入研究了液體大幅晃動(dòng)的特點(diǎn),將液體的運(yùn)動(dòng)分解為隨同貯箱的大位移運(yùn)動(dòng)和相對(duì)貯箱的大幅晃動(dòng),引入貯箱固連參考系中的ALE運(yùn)動(dòng)學(xué)描述,建立了大幅晃動(dòng)問(wèn)題的ALE有限元方程,給出了方程的求解方法和網(wǎng)格更新算法,有效克服了常見(jiàn)的網(wǎng)格纏繞和網(wǎng)格畸變問(wèn)題,以上處理方法全面提高了計(jì)算的效率.(3)針對(duì)液載系統(tǒng)的液體-貯箱耦合

3、力學(xué)模型,基于上述ALE有限元方法,提出了解決大幅晃動(dòng)液體與大位移運(yùn)動(dòng)貯箱耦合動(dòng)力學(xué)的一種有效方法,可以同時(shí)考慮液體和結(jié)構(gòu)的非線性效應(yīng).給出了考慮液體阻尼效應(yīng)的一種切實(shí)可行的方法,便于工程應(yīng)用.(4)緊密結(jié)合工程實(shí)例,提出了液載系統(tǒng)的液體-多體耦合力學(xué)模型,首次綜合運(yùn)用ALE有限元方法和多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論,發(fā)展了大幅晃動(dòng)液體與多體非線性耦合動(dòng)力響應(yīng)分析的新的有效方法.液體子系統(tǒng)方程的縮聚進(jìn)一步壓縮了耦合系統(tǒng)的計(jì)算規(guī)模.文中結(jié)合工程實(shí)際,