一類圓柱儲液罐體的非線性動力學(xué)研究.pdf

1、罐體在流體作用下的動力學(xué)特性及安全問題是目前國內(nèi)外許多學(xué)者關(guān)注的研究課題。化工反應(yīng)釜、發(fā)酵罐以及儲液罐在流體的作用下，在罐體壁面的徑向和底板的垂向發(fā)生了振動，屬于流體誘發(fā)的振動。目前，許多學(xué)者主要從線性振動理論方面對罐體進(jìn)行了動力學(xué)研究，但這并不能完全地體現(xiàn)罐體在流體作用下的非線性動力學(xué)特性。為了更準(zhǔn)確地體現(xiàn)罐體在流體作用下振動特性，本文運(yùn)用彈性板殼理論和非線性振動理論，考慮多種非線性因素，建立了罐體壁面和底板在流體作用下的非線性動力學(xué)

2、模型，進(jìn)而對該模型進(jìn)行了動力學(xué)分析、數(shù)值分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對這些問題本文涉及的主要研究內(nèi)容和取得的成果有以下幾個(gè)方面：
　　 (1)應(yīng)用Donnell簡化殼理論，考慮阻尼、結(jié)構(gòu)非線性和附加質(zhì)量的影響，建立了薄壁圓柱殼在流體脈動激勵(lì)下的非線性振動方程?；贕alerkin方法將偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程，利用多尺度法求解系統(tǒng)主共振的一次近似解，得到了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的轉(zhuǎn)遷集與分岔圖，通過奇異性理論分析得到了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼和質(zhì)量對系統(tǒng)

3、工作穩(wěn)定區(qū)域的影響以及系統(tǒng)擁有最穩(wěn)定振幅的阻尼與質(zhì)量的比值。并對薄壁圓柱殼在流體作用下的振動特性進(jìn)行了數(shù)值分析，揭示了阻尼系數(shù)、脈動頻率等因素對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響。
　　 (2)針對非線性彈性地基上的圓柱罐體底板建立了非線性動力學(xué)方程，基于Galerkin方法將偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程，利用多尺度法求解了底板的主共振以及主共振.主參數(shù)共振，分析了非線性彈性地基上的圓柱罐體底板的振動情況，并作了數(shù)值分析，揭示了非線性剛度、阻尼

4、系數(shù)、參激振動系數(shù)以及板厚對底板共振區(qū)域和振動幅值的影響。
　　 (3)通過確定結(jié)構(gòu)表面壓力的頻譜和頻率組成，應(yīng)用隨機(jī)振動理論給出了結(jié)構(gòu)件振動位移響應(yīng)的均方平均值。分析了罐體及擋板的形狀、剛度、罐體結(jié)構(gòu)阻尼與流體阻尼以及結(jié)構(gòu)材料屬性對湍流誘發(fā)的結(jié)構(gòu)振動的影響，根據(jù)以上分析提出了振動控制與消減的措施。
　　 (4)用錘擊法對不同水深的罐體進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行模態(tài)分析，用動態(tài)信號測試儀測得罐體在攪拌器工作下的各種工作圖譜并進(jìn)行