水平激励下带竖向隔板的二维矩形储箱中流体晃动研究EI北大核心CSCD

研究了水平激励下二维矩形储箱中流体的晃动,抑制晃动的装置为竖向的刚性隔板,建立了隔板在储箱自由液面处的解析模型。首先通过引入人工界面的方式,将流体域划分成若干个流体子域,使每个流体子域对应的速度势函数满足C1连续性条件。基于叠加原理,使用分离变量法求得每个流体子域的速度势的形式解,将形式解代入子域间界面与自由液面条件可得含有待定系数的级数方程,通过加权积分消去方程中的空间坐标,截断方程可得特征方程,由此可得晃动频率与模态。将水平激励下的速度势函数分解为摄动速度势与刚体速度势,将摄动速度势和刚体速度势代入自由液面的波动方程即可求得含广义坐标的动力响应方程,求解该方程可得储箱中流体的晃动响应。     

输送流体的同心圆筒结构动力学特性研究

该文研究了以反应堆吊篮为工程背景的两同心圆筒结构在内外流的共同作用下的动态特性,用Flugge壳式理论和流体势流理论推导出了描述此类系统的频率方程,用秦山核电站II期1∶5模型实验的模型作为该文的算例,求解频率方程获得了结构的固有振动频率,并讨论了影响结构振动频率的因素,如流体速度、密度和结构的厚径比,在这些因素中,流速对结构的固有频率的影响较小.因此,可以用结构在静水中的固有频率近似结构在动水中的固有频率.     

CosmosFloworks在管道流体分析中的应用

随着加工制造技术的升级,传统的流体管道系统设计方法已经不能很好的满足新的需求。CFD(计算机辅助流体动力学计算)作为一项崭新的技术,在流体管道系统设计领域正得到广泛的应用,通过对流体运动的规律进行数值计算,利用如欧拉方程、N-S方程等数学方程组来对整个系统进行计算模拟。本文拟通过利用CFD软件CosmosFloworks在管道流体分析中的简单案例,来讲解在流体管道系统设计过程中应用这一技术带来的的优势和特点。     

横向流体激励下绳索的动力学分析

通过分析横向流体对绳索的作用力 ,建立了绳索的动力学方程。借助 Pilipchuk坐标变换 ,使具有零刚度的绳索动力学方程包含静刚度项 ,继而使用两变量摄动方法对绳索运动进行近似分析。然后 ,用数值方法考核了近似分析结果的可靠性 ,讨论了流体速度、绳索质量、重力和初始状态等对绳索运动行为的影响。     

水介质对多种边界条件方板振动频率及辐射效率的影响

本提出了一种简便计算置于无限大障板上的方板水中振动频率以及辐射效率的计算方法。在假定流体不可压、方板作小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下，利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度。进而应用瑞利方法得到了方板水中振动频率与真空中振动频率、无量纲附加虚质量增量之间的关系。在真空中模态的有限元方法分析数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上，应用离散积分计算了无量纲附加虚质量增量的值。从真空中模态特征频率出发用迭代法直到水中频率收敛为止而得到水中方板的特征频率，进而计算了方板的模态辐射效率。方法的有效性通过方板的无量纲附加虚质量增量与献[11]结果对比的一致性来验证。     

子波分析在声辐射和声散射中的应用

文章提出将子波分析用于求解声学中的边界积分方程,能提高现有边界元方法解决工程问题的能力。在子波分析于声辐射和声散射的应用研究中,提出了把积分核函数用级数展开,建立频率响应函数计算的频率迭代技术,大大提高了频率响应函数的计算效率。讨论了子波分析在声学工程数值计算中的研究前景。     

流体介质中圆板受冲击载荷时的弹塑性非线性动力响应

提出了一种有限元结合积分变化的新方法，用以分析无粘性流体介质中，受冲击载荷的圆板的弹塑性响应。结合轴对称有限元方法，根据节点速度，应用Lagrange插值得到圆板任意时刻的速度函数，并根据速度函数结合积分变换求取流体阻力。通过在每一个积分步上，交互求解结构方程和流体阻力，最终得到圆板的变形和应力时间历程。计算结果同LS-DYNA进行了比较，表面该方法切实可行，且适应面广。在最后以一个半径为的圆板为例进行了分析，并讨论了流体对板受冲击时的动力学行为的影响。     

体外预应力连续梁振动特征的分析与研究

Ayaho Miyamoto推导双折线体外预应力简支梁固有频率、熊学玉等对其给出的公式进行修正和扩充,但其公式仅适用于简支梁。本文以两跨单（双）折线体外预应力梁为例,采用整体分析和拉普拉斯变换方法,研究了体外预应力连续梁的横向振动,推导出了频率方程和振型函数的解析表达式,推导过程适用于各种跨度的连续梁固有频率的计算。实测结果与公式计算误差为-2.8%,吻合较好,有利于指导实际工程     

结构动特性灵敏度分析的边界元摄动法

本文对离散后的边界积分方程采用摄动理论,把求结构特征解灵敏度的偏导数公式改写成摄动公式,导出了用边界元法计算结构动特性灵敏度的一种新方法。文中给出了边界元摄动法灵敏度分析的公式,数值实施过程和数值结果。算例表明,本文方法是正确的,且有良好的精度。     

非线性奇摄动积分-微分发展方程Robin问题广义解

讨论了一类广义非线性奇异摄动积分-微分发展方程Robin问题.首先,利用广义Fredholm积分方程求解方法,得到了模型的外部解.其次,引入多重尺度变量,构造了Robin问题解的边界层校正项.然后利用伸长变量,得到了解的初始层校正项,并构造了奇异摄动问题的形式解的合成展开式.最后,用泛函分析不动点理论证明了广义解的渐近展开式的一致有效性.     

Dynamic plastic response of a submerged free-free beam to an underwater gas bubble

Summary.  The dynamic plastic response of a submerged free-free beam to an underwater explosion bubble is studied in this paper. A fluid-structure analysis is given to find the fluid force acting on the beam. Assuming that the beam is made from rigid, perfectly plastic material, we obtain the hydroplastic equation governing the dynamic plastic deflection of such a beam. The equation is analytically solved. Examples are given to discuss the features of the dynamic plastic response. It is observed that longer beams sustain larger plastic deformations than shorter beams, but shorter beams undergo larger rigid body motion than longer beams. Most of energy is consumed on plastic deformation rather than on rigid body motion. It is impossible, however, for more than three hinges to form on the beam. Received May 23, 2002; revised October 22, 2002 Published online: April 17, 2003     

水下运动体的三维动力特性分析

在水下运行的物体,由于其与周围水之间的相互作用,从本质来说是一种典型的流固耦合问题。采用位移-压力格式(结构用位移来描述而流体用压力来描述)的流固耦合模型来描述运动体和水之间的相互作用。这种格式和有限元方法将水下运动体的三维动力特性问题,归结为一个大型非对称方程的特征值问题。采用Arnoldi方法进行此非对称特征值的求解。此外,对于刚体模态带来的零频问题,构造出一种特殊的迭代求解格式。最后,给出了一个水下圆柱体的实例计算分析,计算结果表明本文中的方法是切实有效的。     

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.     

Timoshenko薄壁梁弯扭耦合振动的动态传递矩阵法

通过直接求解单对称均匀Timoshenko薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程,导出了其自由振动时的动态传递矩阵,同时采用结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,并讨论了剪切变形和转动惯量对弯扭耦合Timoshenko薄壁梁的固有频率的影响.数值结果验证了本文方法在其适用范围内的精确性和有效性.     

Three-dimensional wave scattering by a fixed cylindrical inclusion submerged in a fluid medium

This paper presents the solution for a fixed cylindrical irregular cavity of infinite length submerged in a homogeneous fluid medium, and subjected to dilatational point sources placed at some point in the fluid. The solution is first computed for a wide range of frequencies and wavenumbers, which are then used to obtain time-series by means of (fast) inverse Fourier transforms into space–time.The method and the expressions presented are implemented and validated by applying them to a fixed cylindrical circular cavity submerged in an infinite homogeneous fluid medium subjected to a point pressure source for which the solution is calculated in closed form.The boundary elements method is then used to evaluate the wave-field elicited by a point pressure source in the presence of fixed rigid cylindrical cavities, with different cross-sections, submerged in an unbounded fluid medium and in a half-space. Simulation analyses with this idealized model are then used to study the patterns of wave propagation in the vicinity of these inclusions. The amplitude of the wavefield in the frequency vs axial-wavenumber domain is presented, allowing the recognition, identification, and physical interpretation of the variation of the wavefield.     

竖向地震荷载下输液管道弯曲振动的有限元分析

将与固定构筑物连接处的管道视为弹性梁，并考虑管道基础的不均匀沉降竖向地震荷载的作用及管内液体流动引起的耦联振动，建立数学模型，进行动力响应分析，针对某些介质和结构参数，给出了一些数值结果，得出了流速对管道动力响应管道动力响应影响及管端不均匀沉降对其动力响应影响的若干初步结论。     

非经典阻尼分布参数系统复振型叠加方法

附加减震装置的一维杆或剪切梁模型属于非连续的非经典阻尼分布参数系统.对于它的动力分析,通常是建立分段的运动方程,然后利用各段动力反应的实振型叠加形式和连续条件进行动力计算.这是一种实模态综合方法,尽管它可以求得近似的动力反应,但反映不出阻尼对整体系统动力特性的影响.为了考虑附加减震装置引起的阻尼和刚度非连续性,基于广义...     

夹层充液的双层加肋壳体的振动模态分析

基于流体的波动方程和结构的动力方程,利用有限元方法研究了考虑流固耦合时的双层加肋圆柱壳体的振动特性。论文计算了充液夹层圆柱壳体在加肋和不加肋两种情况下的结构模态,分析了影响结构振动的主要因素,为进一步开展水下航行器的研究提供了一定的依据。     

非等温粘弹流体平板收缩流的数值模拟

基于线性PTT本构模型对非等温粘弹流体4∶1平板收缩流进行了模拟,其中分子松弛时间、聚合物黏度与温度的依赖关系通过WLF公式描述。控制方程采用同位网格有限体积法求解,速度-压力以及速度-应力间的耦合采用动量插值技术处理。文中给出了不同We数下粘弹流体等温和非等温情况下流场和应力场的变化情况,分析了温度对流场和应力场的影响,考察了Pe数、We数以及能量方程中参数k对温度场的影响。     

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.