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矩形加筋板水弹性自由振动分析和研究

龚爱云  
【摘要】: 加筋板结构已被广泛应用于航空、航海、建筑和机械等工程领域。对于高速船舶这样一个复杂的水上工程建筑物,正确预报局部振动能降低频率储备量,进而减少结构的刚度,达到减轻结构重量的目的。 船舶加筋板结构很多时候处于液体环境中工作或其表面与液体介质相接触,因此研究单面或双面与液体接触的加筋板结构的振动有利刁:预防和控制局部振动的发生,降低局部振动的危害,提高结构物的使用效能。 本文主要研究了加筋板结构在单面或双面与水接触时流固耦合自由振动特性。以结构有限元方法和用简单Green函数构造的二维流体直接边界元法为基础,利用交叉迭代技术建立结构的理论计算模型,求解加筋板结构在单面或双面接水时自由振动的频率和模态,用于船体局部强度、振动、稳定性的分析计算及响应预报,充分发挥结构有限元法和流体边界元法对于流固耦合问题的优越性。并对文献提出的近似方法,采用成熟的工程软件ANSYS进行理论算法可靠性的验证。 根据以上理论,采用FORTRAN语言和MatLab晤言编制并凋试通过6000余行微机计算程序,可分别进行板、梁、交叉梁系和加筋板结构的振动计算,并绘制相应的振型图;还可以进行板单面或双面与水接触,板梁组合结构单面或双面与水接触的振动计算和相应振型图的输出。 综合全文,结论如下:(1)程序计算结果表明,用板梁组合结构模拟加筋板结构是正确合理的;加筋板结构单面或双面与水接触时的计算方法是有效的;(2)程序实现了从加筋板结构中识别板的模态,这对预防和控制加筋板结构的振动有着重要的实际意义;(3)运用近似计算公式求解流体附连水质量,在低阶模态下可以保证有足够的精度;(4)考虑流场与结构振动的交互作用,应用交叉迭代技术求解耦合振动频率和振型,分析结果理论上更符合实际情况。


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