中微子實驗中心探測器主體結構考慮流固耦合的抗震分析.pdf

1、作為構成物質世界的基本單元之一，中微子極難探測，人們對其了解極少。為進一步推進對中微子的研究，完善人類對物質世界的認知，中國科學院高能物理研究所在大亞灣中微子實驗的基礎上提出了江門中微子實驗方案。該實驗采用內徑為35m的有機玻璃球作為中微子探測器，外部以肋環(huán)形球面網(wǎng)殼支撐，探測器主體放置于埋深約700m的地下水池中。
　　該項復雜工程具有重大科研意義與價值，設計者必須保證其在地震作用下的可靠性。針對該工程抗震分析，本文首先提出了需

2、要研究的三個主要問題，然后分別介紹了有關問題的研究現(xiàn)狀，并在此基礎上提出了本文的研究內容和思路。
　　由于結構深埋地下，所在位置的地震動與地表有所不同。本文首先確定了地表地震動設計參數(shù)，基于波動理論得到場地基巖深部入射地震動參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)合成了人工地震波時程;隨后采用場地地震波數(shù)值模擬的手段，建立場地局部區(qū)域地質模型，將基巖深部地震動正演至結構基底，得到了各超越概率水平下考慮局部場地地質條件的基底輸入地震動時程。
　　主

3、體結構由不銹鋼與有機玻璃兩種材料組成，其阻尼的取值需反映兩種不同材料的耗能作用。本文基于振型應變能法，提出利用最小二乘法和加權最小二乘法求解混合結構Rayleigh阻尼參數(shù)的方法，并以探測器結構為例對不同方法的計算精度進行對比，證明加權最小二乘法具有良好的計算精度，同時確定了探測器主體結構的Rayleigh阻尼參數(shù)。
　　結構整體放置于純水中，且有機玻璃球內部灌裝液體閃爍劑，地震作用下流體對結構的影響不容忽視。本文對流體動力學的計

4、算方法和理論進行簡要分析，根據(jù)工程所處環(huán)境確定邊界條件;對比了考慮流體粘性與不考慮流體粘性的流固耦合動力分析方法，并利用簡化計算模型分析了流體粘性對與結構的影響;最后分析了考慮流體影響的結構動力特性計算方法，并通過算例進行驗證。
　　最后依據(jù)以上研究成果，建立了中心探測器主體結構的流固耦合分析模型，分析了流體對結構動力特性的影響;在靜力分析的基礎上，對結構進行罕遇地震下考慮流固耦合作用的結構彈塑性時程分析，總結了結構對于動力荷載的