设振型函数的问题

rip32

对边简支的板有一部分在水里，一部分在空气中，上下两边简支，要设振型函数！

欧阳中华

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    没有理论解... .

rip32

难道只能用有限元法来做了？

欧阳中华

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    这个问题貌似简单，实际上很麻烦的，属于流固耦合范畴.  . .

rip32

是流固耦合，在水中的部分，可以处理成附加质量，但是在做解析解的时候，如果把板分成上下两部分，振型函数是不连续的啊！

欧阳中华

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    板在水中振动的确是存在附加质量，可附加质量不仅仅与板的尺寸和板的振动形态有关，还会与水的自由表面、板振动频率和涉及水域的大小等因素有关；除了附加质量还可能会有附加刚度或附加阻尼等...  

     目前现有的软件计算起来也不是都能够做到的...

side

等教授给进一步分析。设水的自由面保持不变，水域为半空间，梁与水面垂直。在空气中的一直在空气中，在水中的一直在水中。水的阻尼力与速度成正比。附加质量与附加刚度如何确定。

[ 本帖最后由 side 于 2009-6-25 17:51 编辑 ]

欧阳中华

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   理论上结构可以采用2维的板单元有限元，流体可以采用2维边界元，只是格林函数应该考虑自由表面的影响.. . .

rip32

在处理水对水中的板的作用的时候，处理之后可以得到附加质量是一个常数啊！（边界条件已知的情况下）。计算板全部在水中的时候的频率，和按照经验公式算出来的做对比的时候误差很小。

欧阳中华

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    工程上对附加质量时有一些近似公式可以使用的，但对于稍微复杂一些的情况，就处理不了，再近似公式的精度相对还是低一些吧，如果仅仅是工程需要当然还是可以的...

rip32

可不可以把板看成水中和空气中两部分，然后在液面处用连续条件呢？

rip32

是不是可以用加权残值法来解决这个问题呢？

贺源

欧阳中华 发表于 2009-6-23 08:57

                               
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    板在水中振动的确是存在附加质量，可附加质量不仅仅与板的尺寸和板的振动形态有关，还会与水的自由表 ...

教授，我目前一直在研究水中模态分析，我非常佩服你，从理论上就可以说出这些现象，而我往往是通过软件计算得到一个东西，然后在说明会有这种现象，我的依据就是软件的计算结果。

欧阳中华

贺源 发表于 2013-10-30 16:18

                               
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教授，我目前一直在研究水中模态分析，我非常佩服你，从理论上就可以说出这些现象，而我往往是通过软件计 ...

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   欢迎我们在流固耦合振动方面进行交流 ...

贺源

欧阳中华 发表于 2013-10-30 19:02

                               
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   欢迎我们在流固耦合振动方面进行交流 ...

非常荣幸可以和你交流，由于我的专业的是流体机械，因此研究对象主要是水轮机、水泵，而流体机械的核心部件转轮在工作的时候是置于水中的，在工作过程中转轮会受到各种动载荷的激励，因此为了准确判定转轮的响应的情况，需要分析出来的转轮在水中模态（频率、振型等）。所以由于我对这方面已经有了接近两年的研究，但是还是只会用ANSYS软件计算而已，和教授差距很大，不过我也想把我知道的说出来，还请教授指点。所有关于结构在水中模态分析的文章都会有这么一句话—由于周围水体产生的附加质量作用使得结构的固有频率下降。关于结构在水中的频率下降，其中有一篇论文运用能量法解释让我印象最为深刻。作者假定空气中和水中总能量一定，但是当结构在水中振动的时候，还要带动周围的水体一起振动，因此自身动能降低，振动频率自然下降。
一：不同结构在水中有着不同的频率下降率，刚度小一点结构频率下降率会大点，
二：还有一些结构随着阶次的升高频率下降率会减小，我猜想是因为低阶模态刚度低，因此同样的激励会引起大的大的变形，变形越大产生的附加质量就越大，自然频率就下降的多。
以上两点都可以归纳为变形越大，产生的附加质量越大，频率也就下降的越多。
这是我目前的认识，但是我也有很多困惑，关于在ANSYS中模拟各种边界条件，例如全反射（模拟水域外侧为刚性壁面），全吸收（模拟无限边，水体外侧还有水），还有模拟自由表面（和大气接触的表面），ansys中给定设置压力自由度为零。我认为目前的ansys还做不到准确模拟这三种边界条件，所以一直在纠结当中。水中模态模拟会做的人很多，但是我一直很想听听像教授您这样的人发表点看法，我定能受益匪浅。