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文檔簡介
1、板狀疊層結(jié)構(gòu)在核反應(yīng)堆燃料元件的結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計中有著重要的應(yīng)用。如果在運(yùn)行過程中出現(xiàn)動力學(xué)失穩(wěn)(如屈曲、顫振),將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作、危及結(jié)構(gòu)安全。對這類結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)及穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用價值。本文以理想流體中的板狀疊層結(jié)構(gòu)為研究對象,對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究,以期揭示系統(tǒng)產(chǎn)生各種復(fù)雜動力學(xué)行為的機(jī)理,為板狀疊層結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。研究的主要內(nèi)容如下:
1.針對軸向流作用下單層板的線性
2、流固耦合運(yùn)動控制方程,分別基于微分求積法和有限差分法建立了流場網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格統(tǒng)一的離散化格式,再通過特征值方法分析其穩(wěn)定性。對兩種離散化方法的計算結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明,在軸向流的作用下,兩端簡支和兩端固支壁板首先發(fā)生屈曲失穩(wěn)。對于考慮壁板前后緣邊界的模型,使用有限差分法離散求解能得到較好的結(jié)果,計算結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)中的結(jié)果基本吻合。
2.建立了軸向流作用下疊層板的流固耦合方程,分別采用基于微分求積法和有限差分法的離散化方法對系
3、統(tǒng)進(jìn)行離散,通過流固耦合邊界條件,將流場勢函數(shù)用板的橫向振動位移變量來表示,得到僅關(guān)于疊層板的橫向振動位移變量的離散控制方程。通過求解控制方程的廣義特征值對流固耦合作用下疊層板的穩(wěn)定性和模態(tài)進(jìn)行分析。計算結(jié)果表明,軸向流作用下疊層板的一階模態(tài)并不是疊層板的同相彎曲模態(tài),體現(xiàn)了流體力對固有特性的影響。
3.以跨中有非線性彈簧支承的單板受簡諧外激勵力的流固耦合系統(tǒng)為對象,研究外激勵力對系統(tǒng)流致振動響應(yīng)的影響?;谖⒎智蠓e法對系統(tǒng)進(jìn)
4、行離散,采用數(shù)值積分法計算系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。給出了系統(tǒng)以來流速度、外激勵幅值為參數(shù)的分叉特性。
4.考慮剛性導(dǎo)流段和尾流段對流場的影響,建立受非線性約束單層板的非線性流固耦合運(yùn)動控制方程,用有限差分法對控制方程進(jìn)行離散。為了克服差分網(wǎng)格較多時帶來的計算規(guī)模較大的問題,對控制方程用主模態(tài)縮減法縮減自由度,然后對離散方程進(jìn)行數(shù)值積分,得到系統(tǒng)的復(fù)雜響應(yīng),分析其分岔和混沌特性。計算結(jié)果表明,隨來流速度和激振力幅值兩個參數(shù)變化,系統(tǒng)具有
5、極其復(fù)雜的動態(tài)響應(yīng),包括多種形式的周期、擬周期和混沌運(yùn)動等形式,系統(tǒng)以周期倍化分岔或擬周期過程通向混沌。
5.以受非線性約束單層板的模型為基礎(chǔ),在來流中引入簡諧振蕩流,研究簡諧振蕩流對板狀結(jié)構(gòu)流致振動響應(yīng)的影響。計算結(jié)果表明,以來流流速幅值和來流振蕩頻率為可變參數(shù)時,系統(tǒng)具有極其復(fù)雜的動態(tài)響應(yīng),通過分岔圖、相圖和龐加萊截面圖等方法判斷了系統(tǒng)的多種形式的周期、擬周期和混沌運(yùn)動,系統(tǒng)一開始經(jīng)由周期倍化分岔的方式進(jìn)入混沌,最后經(jīng)由倒
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