论文题目: 弹性壳液耦合系统低频大幅重力波的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 一般力学
作者: 刘振宇
导师: 刘习军
关键词: 非线性振动,重力波,壳液耦合系统,组合共振,有限元模态分析
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 非线性科学是当今国内外学术发展的前沿性课题,对于工程中普遍存在的流-固耦合结构,其系统中存在的非线性因素是不可忽略的,研究流-固耦合结构的非线性振动问题有着重大的理论和工程意义。本文主要研究液体和弹性壳体的流-固耦合系统的非线性振动问题,通过讨论弹性壳与其内流体的耦合振动,分析了弹性圆柱壳液耦合系统受高频激励液面出现低频大幅重力波时系统的振动情形,从低频大幅重力波的产生机制、重力波的运动特性、系统参数对重力波运动特性的影响等相关方面探讨了低频大幅重力波现象,具体做了以下工作:1.针对弹性圆柱壳液耦合系统受高频激励而出现低频大幅重力波的实验现象,应用流体力学和弹性力学的知识,依据系统的边界条件和壳液耦合条件,建立了壳液耦合系统的非线性振动方程组。2.采用Runge-Kutta法对系统的非线性振动方程组进行了数值计算,得到了系统振动的时间历程及频谱特性曲线,改变激励力的幅值和频率,得到低频大幅重力波响应随外加激励的变化关系,从而分析了系统的非线性动力学特性。3.对耦合系统五个自由度的非线性振动方程组,根据数值计算结果进行了降维处理,运用平均法理论分别进行了解析求解,根据方程组的一次近似定常解,分析了系统的振动特性及各参数对振动响应的影响,从理论上进一步解释了弹性圆柱壳液耦合系统受高频激励出现低频大幅重力波的振动机理,得到了与数值解和实验现象基本吻合的结论。4.用ANSYS对液固耦合系统进行了模态分析,可以看出液固耦合系统中弹性圆柱壳的模态频率明显低于弹性圆柱壳自身的模态频率,到了与试验结果基本吻合的模态振型。总之,通过研究弹性壳与其内流体的耦合非线性振动方程组,解释了低频大幅重力波的产生机理,得到了与实验结果基本吻合的结论。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究课题特点
1.2 问题的工程背景
1.3 问题研究的典型应用
1.3.1 输流管道流固耦合
1.3.2 含液容器的流固耦合问题
1.3.3 地下储层流固耦合问题
1.4 具有自由液面的第二类流固耦合问题研究现状
1.5 本文研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 本文的具体工作
第二章 壳液耦合系统非线性振动方程组的建立
2.1 壳液耦合系统中流体的基本方程
2.2 耦合系统振动方程组的建立
2.2.1 重力波运动方程组的建立`
2.2.2 弹性圆柱波壳运动方程的建立
2.3 本章小结
第三章 耦合振动方程的数值分析
3.1 常微分方程的数值解法
3.2 系统振动信号的幅频分析
3.3 数值计算与频谱分析结果
3.3.1 发生0 阶低频大幅重力波的时域和频域分析
3.3.2 发生1 阶低频大幅重力波的时域和频域分析
3.3.3 发生2 阶低频大幅重力波的时域和频域分析
3.3.4 发生cos(6θ) 阶低频大幅重力波的时域和频域分析
3.3.5 不发生低频大幅重力波的时域分析
3.4 激励力幅值和频率与重力波幅值之间的关系
3.4.1 0 阶重力波的分析
3.4.2 1 阶重力波的分析
3.4.3 2 阶重力波的分析
3.4.4 cos(6θ) 重力波的分析
3.5 本章小结
第四章 弹性壳液耦合系统非线性方程的近似解析解
4.1 概述
4.2 平均法
4.3 用平均法求解壳液耦合系统振动方程组的近似解析解
4.3.1 0 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的求解
4.3.2 1 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的求解
4.3.3 2 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的求解
4.3.4 cos(6θ) 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的求解
4.3.5 1 阶，2 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的求解
4.4 结果分析
4.4.1 0 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的结果分析
4.4.2 1 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的结果分析
4.4.3 2 阶轴对称重力波与壳液耦合方程的结果分析
4.4.4 cos(6θ) 非轴对称重力波与壳液耦合方程的结果分析
4.5 本章小结
第五章 液固耦合系统的有限元分析
5.1 动力学有限元分析原理
5.1.1 振动基本方程
5.1.2 流固耦合的有限元模态分析
5.1.3 计算和分析
5.1.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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- [2].矩形壳液耦合系统低频大幅波的分析[D]. 徐景满.天津大学2007
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