液載系統(tǒng)液體晃動及液體—結構耦合動力學研究.pdf

1、液載系統(tǒng)具有廣泛的工程背景,其動力學行為對整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)或工作性能至關重要.本文對這類系統(tǒng)中遇到的液體晃動和晃動液體-結構耦合問題進行了深入的研究,提出了具有工程應用價值的計算機輔助動力學分析方法,為系統(tǒng)的設計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問題的結構類比分析方法,構造了液體晃動的結構彈性體振動模型,最終將液體的小幅晃動問題歸結為結構彈性體振動問題,從而結構有限元軟件無需修改即可直接用于液

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

3、力學模型,基于上述ALE有限元方法,提出了解決大幅晃動液體與大位移運動貯箱耦合動力學的一種有效方法,可以同時考慮液體和結構的非線性效應.給出了考慮液體阻尼效應的一種切實可行的方法,便于工程應用.(4)緊密結合工程實例,提出了液載系統(tǒng)的液體-多體耦合力學模型,首次綜合運用ALE有限元方法和多體系統(tǒng)動力學理論,發(fā)展了大幅晃動液體與多體非線性耦合動力響應分析的新的有效方法.液體子系統(tǒng)方程的縮聚進一步壓縮了耦合系統(tǒng)的計算規(guī)模.文中結合工程實際,