本文選題：儲液容器跌落 + ALE��； 參考：《江蘇科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：儲液容器在國防、航空航天等領(lǐng)域應用廣泛,其跌落沖擊過程中的安全問題受到越來越多的關(guān)注。儲液容器與地面撞擊瞬間,其結(jié)構(gòu)動力學響應具有大變形、非線性等特點。與此同時,容器內(nèi)部液體發(fā)生強烈的非線性晃蕩,產(chǎn)生的無周期性抨擊壓力,可能對容器結(jié)構(gòu)造成破壞。準確計算容器結(jié)構(gòu)動態(tài)響應與液體晃蕩載荷是儲液容器安全使用的條件。由于儲液容器跌落沖擊和流固耦合的高度非線性與復雜性。目前,對于此類問題主要集中在容器結(jié)構(gòu)的動力學響應的研究,對其內(nèi)部液體晃蕩特性的分析還很少見諸于報道。本文采用商業(yè)有限元分析軟件MSC.Patran中的任意拉格朗日-歐拉(ALE)算法,對儲液容器的跌落工況進行分析,研究流體在跌落過程中對容器的液動壓力,以及液體在跌落過程中的慣性效應,綜合考慮流固耦合效應對容器本身的變形和動態(tài)響應的影響,可以較為準確地評價容器的安全性和結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。同時,本文的計算方法可以為同類事故分析和相應的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。主要完成下列幾項工作:1、本文基于MSC.Dytran的有限元分析環(huán)境,通過對其中流固耦合和ALE有限元計算方法的研究,建立了包括容器、水和空氣三部分有限元模型。總結(jié)出一套行之有效的計算跌落沖擊載荷下儲液容器內(nèi)部液體晃蕩的方法流程;通過仿真計算得到了包括沖擊加速度和液體沖擊壓強等結(jié)果,并且與相關(guān)文獻的結(jié)果進行比較,證明了本文方法的可行性和合理性。2、本文分析了各個工況參數(shù)對儲液容器跌落沖擊的影響,針對儲液量、豎直速度、水平速度、俯仰角、側(cè)傾角等五個參數(shù),應用正交試驗設(shè)計方法,進行了兩組試驗設(shè)計,經(jīng)過分析得到了五個因子中豎直速度對容器的影響具有高度顯著的結(jié)論,也得到了各因素對容器動力學響應影響大小的排序。根據(jù)實際跌落情況,固定水平速度和豎直速度,分析了得到了儲液量與側(cè)傾角的交互效應對結(jié)果影響顯著的結(jié)論。3、通過分析儲液容器與地面碰撞過程,得到了跌落高度、儲液量和跌落角度三個因素對液體晃蕩與容器的動力學響應特性的影響機理。結(jié)果表明,隨著跌落高度和儲液量的增加,液體晃蕩對容器沖擊強度幾乎呈線性增大;但是當儲液量大于50%時,液體流動的速度和容器變形量受儲液量影響不明顯;儲液容器最大塑性應變與跌落角度呈現(xiàn) ∧‖型關(guān)系,當?shù)浣嵌却笥?0°時,容器頂部與地面碰撞中發(fā)生塑性變形,并且變形量隨著跌落角度增加而增大。4、為了了解容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化對液體晃蕩特性和結(jié)構(gòu)動力學響應的影響機理。通過計算容器內(nèi)部無障礙物、加設(shè)擋板、加設(shè)艙壁三種結(jié)構(gòu)形式工況下,液體速度矢量分布、液體沖擊壓強分布、自由液面形狀和容器結(jié)構(gòu)動力學響應的特點,經(jīng)分析可知,加設(shè)阻晃結(jié)構(gòu)對抑制液體的晃蕩作用明顯,但是同時使液體對容器結(jié)構(gòu)的沖擊壓強增大,容器變形量增加,降低結(jié)構(gòu)可靠性。
[Abstract]:鍌ㄦ恫瀹瑰櫒鍦ㄥ浗闃，

本文編號：2029546