高速船舱壁加筋板流固耦合振动分析

将结构有限元法和流体有限元法结合起来,根据Garlerkin法和Hamilton变分原理分别推导出离散的流体和结构的运动方程,用湿模态法求得流体附加质量矩阵,对高速船舱壁加筋板流固耦合系统进行了模态分析.并进行模态试验,研究不同水深时舱壁加筋板结构流固耦合振动模态,同时与有限元计算结果进行比较,从而揭示了该类结构流固耦合振动的动力特性,对舱壁加筋板结构的动力设计具有指导意义.     

流固耦合管道系统的模态分析和汽蚀监测

运用数值计算和试验研究相结合的方法对流固耦合管道系统进行模态分析,并将其用于轴流泵的汽蚀共振分析,从而提出了水泵汽蚀监测的振动分析法。     

流体诱导弹性管束振动响应数值分析

基于流固耦合问题的弱耦合法,研究弹性管束不同流速的壳程或/和管程流体诱导下的振动响应。研究表明,流体诱导振动幅值随壳程或/和管程流速的增加而增加。与相同管程流速条件相比,壳程流体引起的振幅较大。随壳程流速增加监测点振动频率增加;随管程流速增加监测点振动频率基本不变。壳、管程流体耦合诱导的振动位移曲线与仅壳程流体诱导的振动位移曲线类似,说明弹性管束工作过程中的振动主要由壳程流体诱导。流体诱导的振动频率接近管束第一阶固有频率时,监测点在y、z方向振幅逐渐趋于峰值。流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动。     

水电站拦污栅结构流固耦合振动分析

本文从理论上分析了拦污栅结构的流固耦合振动，提出了考虑流固耦合振动设计的栅振频率与过栅流速之间的简单关系，并通过实例对流固耦合和不考虑流固耦合的计算方法的差异进行了比较，结果说明在一定范围内，考虑流固耦合可大量削减结构振动幅值     

汽车空调低压管路流固耦合振动特性分析EI北大核心CSCD

汽车空调管路的振动与噪声直接影响车内舒适度。基于计算流体力学和结构有限元的流固耦合方法分析了某型汽车空调低压管路系统在制冷剂作用下的振动特性;建立低压管路系统的有限元模型,进行空管模态分析和流体作用下的预应力模态分析,针对橡胶管结构采用分层建模方法进行模态试验验证;使用流体动力学方法分析了制冷剂的流场特性,获取管壁压力,进行流固耦合作用下的管路振动特性分析,分析了流体脉动频率和橡胶管硬度对流致振动特性的影响。结果表明:空调低压管路的模态表现为低频振动的特点,且模态振型主要体现在橡胶管上;考虑制冷剂与管路的流固耦合作用后,模态固有频率增大,最大增加43.83%;靠近压缩机的橡胶管在脉动压力激励下表现出周期性的振动,远离压缩机的橡胶管振动逐渐衰减;管道应力与压缩机工作频率成正相关关系,管道振动位移随着橡胶管硬度增大而减小。     

结构振动的独立模态和耦合模态的组合控制

基于模态空间控制的基本原理，提出了一种将独立模态控制与耦合模态控制相结合应用于结构振动主动控制中，得以利用两者的优点而使控制更加有效和稳定的方法。利用该组合控制法，可实现在一个控制过程中实时跟踪主被控模态的变化从而对其实施独立模态控制以达到有效地抑制结构的主要振动。而对其它非主控模态则实行耦合模态控制。这样，可使控制系统的稳定性提高、减少作动器／传感器的数量、降低控制能耗，并能在不同的激励下达到最佳的控制效果。     

叠层板型燃料堆芯元件模型的流固耦合振动

叠层板状结构是新型核反应堆设计中所采用的一种堆芯元件，具有结构合理、比功率高和传热性能好等显著特点。提出了单梁与多梁对接的力学模型，以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解，研究了叠层板状元件在湿模态下的固有频率与振型，发现叠层板状结构的流致振动具有复模态特性，文中初步找到一些规律性的结果，为设计和安全分析提供一些有用的方法和数据。     

复杂弹性耦合隔振系统振动建模研究

用一种子结构建模方法建立了复杂弹性耦合隔振系统的振动方程 ,解决了以往复杂弹性耦合隔振系统中弹性筏体及非刚性基础的振动建模的问题。首先 ,详细介绍了复杂弹性耦合系统子结构建模的步骤 ;然后通过对一个具体算例的计算 ,比较了本文方法计算的结果和 ANSYS建模得到结果 ,可以看出两种计算结果的各阶固有频率结果都非常接近 ,从而证明了本文的方法是正确有效的 ;最后 ,用实验模态分析的方法进一步验证了本文的子结构方法对复杂弹性耦合隔振系统建模理论的正确性。     

含界面层圆形夹杂的平面热弹性问题

研究了无穷远均匀拉伸条件下，含界面层圆形弹性夹杂的平面热弹性问题。运用Muskhelishvili复势理论的级数展开技术，将各区应力函数展开为合适的Taylor和Laurent级数，考虑边界上的力和位移连续性条件，将问题转化为线性方程组的求解，数值分析表明：总体上，软界面层可以有效的减小夹杂和基体的界面应力集中；硬界面层可以减小夹杂内的界面应力集中，但却增加了基体内的界面应力集中；此外，总体上，界面相热膨胀系数较基体相和夹杂相过高，不利于降低界面应力集中。     

流体固体动力耦合分析的有限元法

应用有限元法探讨了流体、固体接触界面由无限接触点对组成,并以接触点对的瞬态接触内力作为待定变量的流体固体动力耦合模型的数值求解方法.分析了流体、固体域插值函数的特点,用二维八节点等参元及流固接触面上的接触点对单元,对流固耦合系统进行了离散化处理;并采用变分原理推导了反映流体固体动力相互作用机理的接触约束矩阵(或称动力耦合矩阵),建立了有限元控制方程,给出了完整的数值计算方法, 研编了动力耦合系统的分析程序.数值计算结果与经典理论解误差很小,验证了动力耦合模型和有限元求解方法的正确性及其较高的计算精度.     

Coupled vibration of a cantilever micro-beam submerged in a bounded incompressible fluid domain

This paper investigates the free vibrations of a cantilever micro-beam submerged in a bounded frictionless and incompressible fluid cavity. Based on the Fourier–Bessel series expansion and using linear potential theory, an analytical method is proposed to analyze the eigenvalue problem, where the fluid effect emerges as an added mass. Wet beam vibration mode shapes together with the sloshing modes of the oscillating liquid are depicted. Moreover, effects of geometrical configuration and fluid density on the natural frequencies of the coupled system are evaluated. Results show that in spite of the high added mass values related to lower modes, presence of the fluid changes the higher modes more effectively.     

贮箱中弹性隔层板在流体作用下的振动分析

在文献[12]研究的基础上,采用单一拉格朗日法,对一水平放置、位于不同密度理想流体贮箱中矩形隔层板的耦合振动问题进行了研究。给出了单一拉格朗日法流体和隔板运动方程以及边界条件和解的一般形式。讨论了上下层流体的高度、隔层板的几何尺寸、流体密度、流体晃动频率等因素对隔层板动力特性的影响。通过算例,给出了隔层板的动力特性与相关因素之间的关系曲线。分析表明,上层流体的高度、隔板的厚度、板宽、上下层流体密度差对于隔层板的振幅影响较大,隔板的厚度、板宽对于隔层板的共振频率与反共振频率影响较大,而上下层流体密度差影响较小。     

取水隧洞内外爆破振动安全分析

为确保核电工程前期取水隧洞的顺利建设和后期核岛及附属结构的安全运营,对广东台山核电站取水隧洞爆破开挖过程中其内部与地表的振动进行测试。根据隧洞内部与地表处设置的振动监测点与开挖面的距离不同,爆破振动测试过程中的监测点可分为3个区域。通过分析不同区域地下及地表的质点峰值振动速度传播规律发现:不同区域质点峰值振动速度随比例药量的增加整体呈增大的变化趋势;对于距离爆源较近的区域,隧洞内部的振动速度大于地表振动速度,而距离爆源较远区域其地表的振动速度大于隧洞内部的振动速度。另外,随爆源距的增加,地表振动衰减系数逐渐减小,而隧道内部衰减系数逐渐增加。因此,对于具有多项控制要求的浅埋地下隧道工程爆破,应分区域进行地下、地表振动监测,以达到控制爆破振动安全的要求。     

Time-domain analysis of infinite fluid vibration

A damper technique is proposed to model the effects of radiation damping in the finite element analysis of hydrodynamic pressures generated due to the vibration of a structure submerged in a compressible fluid. The proposed damper is suitable for a time-domain analysis. It is assumed that the fluid is inviscid and its vibration is of small amplitude. The structure–fluid system is assumed to be two-dimensional, and the fluid domain is considered to be unbounded along the direction of structural vibration. In the finite element analysis, pressure is assumed to be the nodal unknown, and the discretized equations of motion are solved by using a direct integration procedure. As a result of the analysis of several cases, the proposed damper is found to be very effective and efficient for a wide range of the period of excitation. The only exception is the case when the period of excitation is near the natural period of vibration of the fluid domain. For this case, the pressure becomes infinitely large and there is no requirement for any damper. The implementation of the proposed damper in the finite element analysis requires practically no extra computational effort. With the use of the suggested technique, an unbounded fluid domain may be truncated at a relatively very short distance from the structure, as compared to the distance required when the Sommerfeld damper is used. As a result of these advantages of the proposed technique, the cost of computation is greatly reduced.     

弹性地基上具有轴向载荷的充液周期管弯曲振动带隙研究

弹性地基以及外力载荷都会影响结构的振动传递特性。利用传递矩阵法,研究了弹性地基上具有轴向载荷的一维充液管路弯曲振动带隙特性。研究表明,弹性地基可以抑制某特定频率下弯曲波的传播,但不是带隙的产生原因。弹性地基和轴向载荷均可以影响充液周期管路的带隙频率,而弹性地基则可以明显提高具有轴向载荷管路系统的稳定性。     

Coupled FE–BE method for eigenvalue analysis of elastic structures submerged in an infinite fluid domain

For thin elastic structures submerged in heavy fluid, e.g., water, a strong interaction between the structural domain and the fluid domain occurs and significantly alters the eigenfrequencies. Therefore, the eigenanalysis of the fluid–structure interaction system is necessary. In this paper, a coupled finite element and boundary element (FE–BE) method is developed for the numerical eigenanalysis of the fluid–structure interaction problems. The structure is modeled by the finite element method. The compressibility of the fluid is taken into consideration, and hence the Helmholtz equation is employed as the governing equation and solved by the boundary element method (BEM). The resulting nonlinear eigenvalue problem is converted into a small linear one by applying a contour integral method. Adequate modifications are suggested to improve the efficiency of the contour integral method and avoid missing the eigenvalues of interest. The Burton–Miller formulation is applied to tackle the fictitious eigenfrequency problem of the BEM, and the optimal choice of its coupling parameter is investigated for the coupled FE–BE method. Numerical examples are given and discussed to demonstrate the effectiveness and accuracy of the developed FE–BE method. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Antiplane vibration of an elastic layer with a midplane crack

The oscillations of an elastic layer excited by antiplane tractions of uniform intensity along the faces of a midplane crack are investigated. A singular integral equation is derived and solved numerically by Gauss-Chebyshev integration technique. The stress intensity factor and crack surface response are computed as functions of frequency and layer thickness-to-crack length ratio, and the resonant frequencies of the cracked layer are determined.     

某结构件的随机振动疲劳分析

为了对某机载产品进行结构疲劳分析,采用有限元分析软件ANSYS对产品结构进行了模态分析和随机振动分析。结合模态试验修正了有限元模型,由随机振动分析得到应力响应功率谱,最后利用频域方法计算结构的疲劳损伤。仿真结果基本吻合强化试验结果,并给出了产品结构设计改进方案。