基于狀態(tài)空間方法的水下結構模態(tài)分析.pdf

1、研究水中結構體的振動必須考慮固體與液體間的相互影響，建立流固耦合方程。利用數(shù)值方法在計算水下結構振動特征值問題時，由于流固耦合方程中的流載項與頻率相關，耦合方程具有非線性特征值特點，難以按照常規(guī)的特征值算法直接求解，而目前通常是采用迭代算法來求解非線性的耦合方程，代價是非常昂貴的，因此如何高效地計算流固耦合系統(tǒng)的振動特性具有重要意義。 本文提出了一種新的狀態(tài)空間方法來求解流固耦合振動系統(tǒng)的特征值及響應。利用最小二乘擬合方法，將邊

2、界元方程中的邊界元系數(shù)矩陣轉化為不隱含頻率項的多項式，頻率項的提出，使邊界元系數(shù)矩陣不再隱含頻率項。在對邊界元系數(shù)矩陣進行擬合之后，考慮系統(tǒng)的運動為簡諧運動并選取適當?shù)臓顟B(tài)空間變量，流固耦合系統(tǒng)被轉化為易于求解的標準狀態(tài)空間形式，用現(xiàn)有的廣義特征值求解器即可求解。求解該狀態(tài)空間方程后會得到一系列的復特征值和對應的復特征向量。本文以水下鋼質球殼為例，利用狀態(tài)空間耦合方法對其特征值和響應進行了計算。并討論了減小計算量的一些技巧。 本