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弹性薄板与流体耦合作用问题研究

弹性薄板与流体耦合作用问题研究

作者：宫明明燕山大学

学位级别：硕士

近年来,弹性薄板与流体的耦合作用已应用于不同的工程领域中。本文以弹性薄板与流体的耦合作用作为出发点,采用相容拉格朗日-欧拉法对流固耦合问题进行理论分析,主要解决弹性薄板与流体耦合作用下的小变形问题和大变形问题,并对弹性箱... 详细信息

近年来,弹性薄板与流体的耦合作用已应用于不同的工程领域中。本文以弹性薄板与流体的耦合作用作为出发点,采用相容拉格朗日-欧拉法对流固耦合问题进行理论分析,主要解决弹性薄板与流体耦合作用下的小变形问题和大变形问题,并对弹性箱板与流体耦合作用下的动力学问题和静力学问题进行了研究。采用相容拉格朗日-欧拉法研究一端固定一端简支的弹性薄板在理想流体横向绕流条件下的小变形及应力问题。应用相容拉格朗日-欧拉法给出接触面处流体与弹性薄板相互作用的运动学方程和动力学方程,弹性薄板弯曲变形的微分方程在不间断横向绕流条件下建立。挠度函数根据边界条件给出,尽量简化待定参数,弹性薄板变形与应力的表达式用泰勒级数展式的方法得到。通过具体算例分析相应的不同参数对薄板变形以及应力的影响。采用相容拉格朗日-欧拉法研究弹性薄板在理想流体连续绕流条件下的大变形问题。采用相容拉格朗日-欧拉法建立接触面的运动学方程和动力学方程,并采用傅里叶级数展式的方法解决大变形问题。给出具体算例分析相容拉格朗日-欧拉法对解决弹性板在理想流体绕流条件下的大变形问题的有效性。本文采用相容拉格朗日-欧拉法还对弹性箱板与流体耦合作用下的动力学问题和静力学问题进行了研究。通过具体算例讨论了不同参数对弹性箱板的变形,表面压力及振动速度的影响,给出了相应的曲线。并且采用有限元软件ANSYS对相应问题进行数值模拟,将理论解与数值模拟结果进行了比较,验证了理论解具有一定的可信度。

关键词：流固耦合相容拉格朗日-欧拉法弹性薄板变形

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基于SDLV方法的弹性薄板损伤识别

应用基础与工程科学学报 2016年第5期24卷 995-1005页

作者：逯静洲 Billie F.Spencer'Jr 烟台大学土木工程学院山东烟台264005 伊利诺伊大学香槟分校土木与环境工程系美国伊利诺伊61801

Bernal通过对DLV(Damage Locating Vector)方法的改进,提出了SDLV(Stochastic Damage Locating Vector)方法,较好解决了环境激励下未知输入的DLV法应用问题.本文以两边简支的弹性矩形薄板为研究对象,采用弹性模量降低模拟损伤,基于SDLV... 详细信息

Bernal通过对DLV(Damage Locating Vector)方法的改进,提出了SDLV(Stochastic Damage Locating Vector)方法,较好解决了环境激励下未知输入的DLV法应用问题.本文以两边简支的弹性矩形薄板为研究对象,采用弹性模量降低模拟损伤,基于SDLV方法对弹性薄板在4种损伤工况下的损伤识别进行数值模拟研究,对比分析了各类损伤指标对识别精度的影响.工况1:靠近支座处的一个单元损伤;工况2:跨中处一个单元损伤;工况3:靠近支座处两个相邻单元损伤;工况4:跨中处2个相邻单元损伤.数值模拟结果验证了SDLV方法应用于弹性薄板损伤识别的可行性,损伤所在位置、损伤单元的数目以及损伤指标的选择对损伤识别精度有一定影响.基于SDLV方法弹性薄板的损伤识别指标可以有规则化主应力、内力和应变能3种选择,如果联合运用多种损伤指标,可以更准确地定位弹性薄板的损伤.

关键词：损伤识别随机损伤定位向量(SDLV) 弹性薄板柔度矩阵

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弹性薄板液压冲击缓冲器的系统研究

弹性薄板液压冲击缓冲器的系统研究

作者：吴文吉杭州电子科技大学

学位级别：硕士

液压脉动与液压冲击是液压系统里面难以避免的一个问题。如何降低液压脉动带来的噪声以及液压冲击给液压系统带来的危害是液压研究领域的一大重点方向。本论文提出一种具有纵向弹性薄板的液压管路液压冲击缓冲器,该缓冲器在正常工况下... 详细信息

液压脉动与液压冲击是液压系统里面难以避免的一个问题。如何降低液压脉动带来的噪声以及液压冲击给液压系统带来的危害是液压研究领域的一大重点方向。本论文提出一种具有纵向弹性薄板的液压管路液压冲击缓冲器,该缓冲器在正常工况下通过弹性片的振动来吸收液压脉动能,当液压冲击发生时,该缓冲器内的弹性片能够通过提高自身的激振幅度来吸收一定量的液压冲击能,从而降低液压冲击。本论文从弹性力学角度对弹性片的吸收冲击能的假设进行理论建模,得到该结构基本模型。利用液固耦合模块对流场冲击薄板的模型、薄板受管道流场冲击载荷的变形模型进行设计、计算分析,并结合机械设计理论,对弹性薄板液压冲击吸收换能装置三维模型建模,完成了整个装置的结构设计,密封性设计,零部件强度分析,提出了初步方案的建模。最终提出装置基本的结构模型,分析了装置的几个主要参数与缓冲性能的相关性,论证了缓冲器对液压冲击的吸收以及调控。第一章:绪论。介绍降低液压冲击与液压脉动这一方向的国内外研究现状,基于现有理论分析不同液压系统的液压脉动及液压冲击缓冲器的结构特性及工作效果。提出双钢轮压路机的冲击载荷模型与可行性,冲击载荷值。第二章:弹性液压冲击缓冲器的工作原理分析。分析弹性薄板液压冲击吸收装置的工作原理,建立弹性片势能转换数学模型。同时建立薄板势能方程,确立缓冲器工作的性能参数以及明确参数与势能的相关性。第三章:弹性薄板液压冲击缓冲器的分析模型设计。对弹性薄板液压冲击缓冲装置理论模型进行workbench液固耦合分析的结构模型设计以及参量相关性分析模型的边界条件设计。Workbench计算结果分析。对模型进行计算,通过对得到的结果:流场速度云图、动压力云图、薄板变形云图、薄板应力云图、薄板应变云图进行分析。第四章:弹性薄板液压冲击缓冲器的基本结构设计。对弹性薄板液压冲击缓冲器进行机械结构建模、密封结构建模、部件强度分析、装配工艺分析、密封工艺分析。从而确定该结构的最终实体模型,并对结构件的材料进行比较。第五章:基于workbench的弹性薄板液压冲击缓冲器在双钢轮压路机压力冲击载荷作用下的仿真分析。利用workbench里面的Transient Structure和CFX模块对系统进行瞬态双向液固耦合分析。分析结果、比对输入输出的压力载荷,验证弹性液压冲击吸收装置对液压冲击的作用效果。第六章:总结与展望。简明归纳弹性薄板液压冲击缓冲器的系统性的研究过程与结果,分析缓冲器的设计中的突破与不足,指明未来设计中仍需深入研究的与改进的方向。

关键词：液压冲击弹性薄板液固耦合

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弹性薄板流致振动特性

粉煤灰综合利用 2020年第3期34卷 1-9,91页

作者：李承慧信志强顾水涛李涛河海大学力学与材料学院江苏南京211100 重庆大学土木工程学院重庆400045 中国科学院广州能源研究所广东广州510650

对金属弹性薄板的流固耦合动力响应进行了数值模拟。在模拟计算中固体采用有限单元法,流体采用有限体积法,在流体与固体交界面上进行耦合数据的传递,完成了双向流固耦合计算,在广泛雷诺数范围内研究了弹性薄板流致振动特性。对比分析了... 详细信息

对金属弹性薄板的流固耦合动力响应进行了数值模拟。在模拟计算中固体采用有限单元法,流体采用有限体积法,在流体与固体交界面上进行耦合数据的传递,完成了双向流固耦合计算,在广泛雷诺数范围内研究了弹性薄板流致振动特性。对比分析了不同雷诺数下弹性薄板的振动特性、薄板受力以及压力分布和涡量特性,得出了弹性薄板振动的频率和幅值以及板所受升力的频率和幅值随着雷诺数变化的规律;分析了流场特征与薄板振动特性的关系,揭示了板的受力机理和双向流固耦合的重要性。

关键词：弹性薄板流致振动双向耦合模拟

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岩石圈挠曲-弹性薄板小挠度弯曲的新方程

海洋与湖沼 2020年第4期51卷 869-874页

作者：范守志付永涛中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266237

岩石圈挠曲研究采用的是弹性薄板小挠度弯曲方程(即克希霍夫方程),克希霍夫方程基于薄板的前提,忽略并假设薄板内垂向应力为0。本文在无需垂向应力为0的这一与地质事实不相符的假设的情况下,由弹性体几何方程、物理方程和静力平衡方程... 详细信息

岩石圈挠曲研究采用的是弹性薄板小挠度弯曲方程(即克希霍夫方程),克希霍夫方程基于薄板的前提,忽略并假设薄板内垂向应力为0。本文在无需垂向应力为0的这一与地质事实不相符的假设的情况下,由弹性体几何方程、物理方程和静力平衡方程推导出岩石圈挠曲-弹性薄板小挠度弯曲的新中面方程,具有同等的数学简洁性。取泊松比为0.25时,有DFF/D=1.125,即新挠曲方程中的挠曲刚度DFF要比经典的克希霍夫挠曲方程的D值大12.5%。本文推导的新方程不仅可以在岩石圈动力学,也可以在弹性力学中获得应用。

关键词：岩石圈弹性薄板挠曲克希霍夫方程

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基于应变测量的弹性薄板变形场重构方法

实验室研究与探索 2021年第11期40卷 14-19页

作者：张佳明王文瑞陆宇北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学流体与材料相互作用教育部重点实验室北京100083

针对四边固定弹性薄板结构,提出了一种基于表面应变监测的变形场重构算法,建立了基于弹性薄板表面应变与曲率关系的力学模型。针对大挠度变形的非线性问题,提出了一种基于曲率迭代法的沉降校正算法,建立了薄板应变监测实验平台,根据实... 详细信息

针对四边固定弹性薄板结构,提出了一种基于表面应变监测的变形场重构算法,建立了基于弹性薄板表面应变与曲率关系的力学模型。针对大挠度变形的非线性问题,提出了一种基于曲率迭代法的沉降校正算法,建立了薄板应变监测实验平台,根据实验得到的离散应变数据,重建了应变场,获得详细的应变信息。基于曲率迭代法和应变信息得到了薄板在不同荷载作用下的变形曲线。实验结果表明,中心点加载和任意点加载条件下的弹性薄板变形重构误差分别为3.92%和4.95%,重构结果能够准确反映弹性薄板的变形,为复杂约束条件下的变形场重构研究提供参考。

关键词：变形重构应变监测弹性薄板曲率大挠度变形

弹性薄板理论在地下采场顶板变化规律研究中的应用

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岩石力学与工程学报 2006年第z2期25卷 3769-3774页

作者：王红卫陈忠辉杜泽超李晋文聊城大学建筑工程学院山东聊城252059

以大同矿务局四老沟煤矿8402工作面为工程背景,根据地下采场中围岩结构和岩体中存在着各种结构面的力学特征,假设关键层沿工作面方向上被结构面族分割成一系列相互作用的矩形岩板,以此建立弹性薄板组的力学模型;应用数值模拟技术研究该... 详细信息

以大同矿务局四老沟煤矿8402工作面为工程背景,根据地下采场中围岩结构和岩体中存在着各种结构面的力学特征,假设关键层沿工作面方向上被结构面族分割成一系列相互作用的矩形岩板,以此建立弹性薄板组的力学模型;应用数值模拟技术研究该模型的挠曲和应力分布,结合工程现场实测数据,总结出来压时沿工作面方向上工作面中部极限强度较小的岩板首先发生破断,相邻岩板的支承边界变得不利,随着工作面的推进和载荷的增大,相邻岩板相继破断,依此类推直至岩板破断到工作面两端的关键层破断规律;合理解释工作面中部的支架工作阻力大于其端部支架工作阻力的现象和关键层来压比较强烈的原因。

关键词：采矿工程矿山压力围岩结构弹性薄板数值模拟

基于弹性薄板理论顺层边坡岩体稳定性分析与实测

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能源与环保 2023年第5期45卷 310-314页

作者：许胜军张彦宾李德海河南理工大学矿业研究院河南焦作454000 河南理工大学安全技术培训中心河南焦作454000

为了定量分析顺层岩质边坡变形失稳条件,将层状边坡岩体视为理想的弹性薄板,并充分考虑边坡沿走向长度方向的尺寸,采用能量平衡法综合分析顺层边坡岩体稳定性,推导得出边坡变形失稳判据,确定出边坡滑动段与弯曲变形段计算公式,并将所得... 详细信息

为了定量分析顺层岩质边坡变形失稳条件,将层状边坡岩体视为理想的弹性薄板,并充分考虑边坡沿走向长度方向的尺寸,采用能量平衡法综合分析顺层边坡岩体稳定性,推导得出边坡变形失稳判据,确定出边坡滑动段与弯曲变形段计算公式,并将所得结果与传统弹性梁理论分析方法进行对比,结合现场实测数据,证明弹性薄板理论分析方法的准确性与适用性。

关键词：顺层岩质边坡弹性薄板弹性梁滑坡段弯曲变形段

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基于三角小波的弹性薄板高精度分析方法

计算力学学报 2012年第5期29卷 710-715页

作者：贺文宇任伟新中南大学土木工程学院

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法—升阶... 详细信息

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法—升阶法和多分辨率法。数值算例表明,三角小波法求解弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题时,能方便地处理各类边界条件,计算效果良好;自振特性分析更具优势,升阶法和多分辨率法能有效地提高分析精度。

关键词：三角小波弹性薄板统一列式升阶多分辨率