收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

流固耦合振动分析的有限元与子结构—子区域方法的理论及数值计算研究

邢京堂  
【摘要】: 论文主要完成了下列几项研究: 1.从四维空间的概念出发,系统地推导得出了弹性动力学有关的一般定理,如:可能功作用量原理、虚位移原理、虚应力动量原理,应变能动能作用量定理、对线性问题的互易定理及由此导出的位移互等定理、始末时刻条件关系定理等;在四种时端条件下,得出了弹性动力学的位能作用量变分原理、余能作用量变分原理、动力问题的胡一鹫型原理、H-R型原理及本构关系的变分原理。Hamilton原理、Toupin的工作,以及文献[1-8][1-30]~[1-35]的工作均可作为文中一般结果的—种情形或特例;通过时端动量作用量位及作用量余位,导出了弹性动力学始值问题的交分原理,使初始条件出现在欧拉方程中;对于空间分区、时间分区及时空都分区的情形,给出了弹性动力学的分区位能作用量原理、分区余能作用量原理。分区混合能作用量原理及相应的分区广义交分原理。导出了分区原理的一般形式;若去掉时间维及与时间有关的量,文中有关结果可简化为静力问题中的相应结果。 2通过李兹法与模态综合法。有限元与子结构的比较。指出了子结构是一具有许多内自由度的“大元素”本质。视子结构为“大元素”,子结构边界为“元素边界”。推广应用卞学璜(H.H.Pian)用于建立静力有限元模型的思想.基于弹性动力学的变分原理。研究了模态综合法的力学原理:子结构模型的建立。模态减缩原则,误差及收敛性等问题。导出了位移协调,位移杂交,应力平衡及应力杂交四种子结构模型,其中后两种模型曾由笔者在中提出。通过简例及数例验证了分析的正确性。 3.通过时间与空间、加权余量法与变分法的比较,对应于Zienkiewicz用加权余量法建立时间元的一般方法,给出了应用文中所给出的广义交分原理建立时间元模型的另一一般途径。这种途径可使空间元、时间元、四维元及相应子结构模型的建立统一在同一格式——交分法之下。作为例子,导出了Newmark公式的—般形式及一步时间元公式,并分析了稳定性及精度。 4.将第一章中的思想用于如Eringen各向同性线微极弹性动力学的场方程。在各种时端条件下给出了相应的一般定理及交分原理,分区变分原理等。由其中的位能作用量交分原理出发,作为特例。自然地导出了Hamdi给出的具有无旋罚系数的交分公式。解释了无旋条件的罚系数在物理上代表一微极旋转的刚度系数。通过分析及数例,研究了罚系数对计算结果的影响。 5.基于第一、第四章的分析,给出了流固耦合振动分析的三个主要变分公式:两相中均用位移作为变量的位能作用量泛函;两相中均用应力、动量作变量的余能作用量泛函;固体中用位移、流体中用压力、动量作变量的混合能作用量泛函。基于这些泛函导出了用于耦合振动分析的三种有限元模型:位移型、平衡型及混合型,对于混合型模型所导出的非对称有限元方程组,给出了四种对称化方法及相应的近似分析耦合振动问题的方法:忽略流体可压性,考虑其对结构的附加质量方法;忽略流体惯性,考虑其对结构的附加刚度方法;忽略结构惯性。考虑其对流体的附加柔度方法;忽略结构刚度,考虑其对流体的附加余质量方法,其中方法一是常用的一种简化格式,推广应用第二章中的思想方法,导出了流固耦合振动分析的子结构—子区域模型:流固界面法向位移协调、位移杂交模型;流固界面力协调、杂交模型;混合型子结构—子区域模型。文中指出了混合型子结构—子区域模型可选的多种模态集,着重讨论了界面位移协调与压力平衡两种子结构—子区域模型。第六章最后给出了所有模型的一览表。 6.针对位移元及位移协调子结构—子区域模型,编制了计算程序FSIAP,程序目前共有FORTRAN源语句约7000句,程序中采用了移频技术;子结构按“大元素”的综合技巧;罚单元;通过自由度信息实现流固交界面位移条件等措施来克服流固耦合振动分析中的一些困难。程序可进行固体、流体、两相耦合情形的固有特性分析,动力响应分析。固有特性分析采用子空间迭代法,动响应分析采用振型迭加法与直接积分法,可由用户选择。程序中设有控制卡。以控制分析是否用子结构—子区域方法。在子结构—子区域分析中,子结构—子区域数目,界面数日及位置可任定。只要按规定填卡,程序可自动实现综合运算。程序元素库目前仅有少数元素,但编程中考虑了进一步扩充的方便,容易完善为一通用程序。 应用FSIAP程序,计算了流体中压力波,坝水、坝基耦合等情形的固有特性,地面正弦运动的响应,实测地震输入的响应等问题,给出了结果图表,有些情形同理论解作了比较,验证了有关方法的可行性。 全文分七章,共引用文献约150篇,图表约70幅,按章编号列出。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵兴华,施展伟;三维涡流问题A,φ-Ω法分区变分原理[J];应用数学和力学;1998年12期
2 黄泊;压电热弹性动力学的Gurtin型分区变分原理[J];应用数学和力学;2003年05期
3 恽伟君;段根宝;;流固耦合振动的组合模态综合法[J];上海船舶运输科学研究所学报;1984年01期
4 钱伟长,卢文达,王蜀;动力学分区变分原理及其广义变分原理[J];力学学报;1989年03期
5 侯吉林;欧进萍;;基于局部模态的约束子结构模型修正法[J];力学学报;2009年05期
6 龙君彦;协变谐振子的重子结构模型及其K—S变换求解[J];物理学报;1994年05期
7 罗建辉,刘光栋,龙驭球;一种建立分区变分原理的新方法[J];工程力学;2002年05期
8 王孟鸿;王连坤;郝际平;张俊峰;;钢框架高等分析中考虑局部屈曲的子结构法[J];计算力学学报;2009年04期
9 吴丹迪;以标量双荷子为组分的层子结构模型(英文)[J];华中师范大学学报(自然科学版);1984年01期
10 顾皓中;耦合热弹性问题的分区变分原理及其广义变分原理[J];力学学报;1991年02期
11 沈孝明;大变形非线性弹性动力学的分区变分原理[J];南京理工大学学报;1994年01期
12 邢京堂,郑兆昌;线弹性动力学的某些一般定理及广义与广义分区变分原理[J];应用数学和力学;1992年09期
13 李清润;周金礼;;质子散射对~(16)O原子核α结构的检验[J];高能物理与核物理;1992年03期
14 柯分;在质心系波函数具有近似的SU_8对称的强子结构模型[J];科学通报;1975年02期
15 吴丹迪;;层子结构的探索和标量双荷子模型[J];自然辩证法通讯;1982年05期
16 吴济民,黄涛;SU(4)质量公式和一种可能的强子结构模型[J];科学通报;1975年04期
17 周金礼;李清润;;轻核中能质子总截面与朝前振幅[J];中国物理C;1992年09期
18 孙飞飞,沈祖炎;高层空间框架结构动力分析的超级元子结构模型[J];力学季刊;2005年01期
19 高崇寿;;“色空间”中介子和重子的质量分裂[J];高能物理与核物理;1978年01期
20 邢京堂,郑兆昌;基于弹性动力学变分原理的模态综合法研究[J];固体力学学报;1983年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 德力格尔;乌云格日勒;金寅淳;西嶋尚彦;久野譜也;;老年人体育锻炼效果及其评价指标有效性的实证研究——体力评价指标构成因子结构模型的验证[A];第七届全国体育科学大会论文摘要汇编(二)[C];2004年
2 龙驭球;龙志飞;岑松;;有限元的几个问题和进展——第十届全国结构工程学术会议特邀报告——[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
3 周怡之;刘振华;;一种双模量弹性地基梁稳定问题的近似解法[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
4 刘象拯;孙义冈;;汽轮机叶片受迫振动子结构方法研究[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
5 方辉;;点阵材料有限元模型修正方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 德力格尔;乌云格日勒;金寅淳;西岛尚彦;久野谱也;;老年人体育锻炼效果及其评价指标有效性的实证研究——体力评价指标因子结构模型的验证[A];第七届全国体育科学大会论文集[C];2004年
7 周金礼;李清润;;中能质子散射与核α粒子结构[A];第八届全国核物理会议文摘集(上册)[C];1991年
8 胡昌玉;齐玉华;许禄;王洪涛;;碳-13谱图数据库及其结构自动解析系统[A];第十届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1998年
9 杨文硕;满志强;;角加速度传感器的结构分析[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
10 刘涛;刘娟;郭睿;丁建强;;奥林匹克公园多功能演播塔工程异形构件加工制作方案简介[A];2009年全国建筑钢结构行业大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邢京堂;流固耦合振动分析的有限元与子结构—子区域方法的理论及数值计算研究[D];清华大学;1984年
2 刘广军;音叉振动式微机械陀螺结构拓扑自组织设计方法的研究[D];上海交通大学;2007年
3 王会利;自锚式斜拉—悬索协作体系桥结构性能分析与试验研究[D];大连理工大学;2007年
4 陶阳宇;贝叶斯边缘结构模型及其在物体分割中的应用[D];中国科学技术大学;2009年
5 邹存俊;自锚式悬索—斜拉组合结构体系桥梁静力学性能与施工关键技术研究[D];长安大学;2009年
6 刘晓丽;水岩耦合过程及其多尺度行为的理论与应用研究[D];清华大学;2009年
7 陈再现;框支配筋砌块短肢砌体结构拟动力子结构试验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 赵金平;大型捆绑式航天结构的动力分析研究[D];清华大学;1991年
9 侯吉林;约束子结构模型修正方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 侯吉林;约束子结构模型修正方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯吉林;结构模型修正的子结构方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 董志君;相控阵天线热分析与振动分析[D];电子科技大学;2008年
3 龙祥;凸轮活塞发动机动力学仿真研究[D];西北工业大学;2007年
4 张德伟;α粒子结构下p-~(12)c非弹性散射的研究[D];广西师范大学;2007年
5 郑湘南;电动汽车平顺性及结构性能参数影响的分析[D];北京交通大学;2006年
6 王鹏;基于侧面碰撞安全性的车辆侧面刚度匹配研究[D];湖南大学;2007年
7 王彬;认知视角的广告效果影响因素研究[D];山东大学;2007年
8 刘晖;代理模型方法在轿车乘员约束系统仿真优化中的应用研究[D];湖南大学;2008年
9 王嵌;轿车侧围耐撞性及安全性设计优化研究[D];湖南大学;2010年
10 李金玉;~(12)C跃迁密度及P-~(12)C非弹性散射研究[D];广西师范大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 张莞昀;做奥运场馆建筑的“安全卫士”[N];新清华;2008年
2 王荣梓;对“电子—电磁场波双锥螺旋结构”的探索[N];科技日报;2008年
3 本报记者 张超;奥运主场馆岿然不动抗地震[N];科技日报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978