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油罐车液体晃动动力特性研究

专 业: 工程力学
关键词: 油罐车 横摆 摇头 侧滚 三维液体晃动 扫描式激光测振仪
分类号: O321  U272.4
形 态: 共 84 页 约 55,020 个字 约 2.632 M内容
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内容摘要


充液系统动力学在实际工程结构分析中有广泛的应用,一直以来都是国际上研究的前沿课题之一。

在航天结构中,如液体火箭、飞船、航天飞机、单级入轨充液航天器和空间站等,液体晃动的抑制对系统的稳定控制显得非常的重要。

此外,日常生活中,对船舶贮液箱、油罐车中的液体晃动控制以及储油罐的防震等的研究,也有着重要的理论意义和工程应用价值。

我国是个货运列车大国,油罐列车运输占着重要的地位。

油罐列车在运行中,不可避免会出现轻微或激烈的晃动,车辆行驶中的不稳定会使罐体与腔内的液体产生强烈地耦合作用,影响行车的安全和可靠性。

本文假设圆柱罐刚性足够大,不考虑罐体的弹性变形,分析罐车在平直轨道上运行时的横向稳定性。

考虑到罐车横向运动的特殊性,分别分析罐体做横摆、侧滚以及摇头运动时,罐体中液体的晃动情况。

针对罐体全充满和半充满不可压缩无粘液体的情况,建立罐体做横向运动时罐内液体的运动方程,并推导出流体力的解析表达式。

最后建立考虑液体晃动影响的罐车简化模型。

此外本文对实际罐体模型进行液体横向晃动试验,并与有限元计算结果进行对比分析。

本文初步研究了液体晃动对罐车横向运动的影响,主要包括以下内容:1、分别分析和建立罐车系统沿平直轨道分别做横摆、侧滚或摇头运动时,罐内全充满和半充满理想液体,箱内液体系统的运动学方程。

2、针对罐体的横摆运动和摇头运动,分别建立简化的罐体-液体耦合运动模型,分析液体和罐体的响应。

3、建立罐车的多自由度模型,考查液体晃动对罐车横向运动稳定性的影响。

4、采用扫描式激光测振仪对不同充液比下贮箱受横向激励时,箱内液体晃动频率及振型进行试验研究,并将测试结果与ANSYS分析结果进行比较..……

全文目录


第1章 绪论
1.1 流固耦合研究概述
1.2 本文工程背景介绍
1.3 国内外文献综述
1.4 本文研究内容
第2章 水平圆柱罐满罐液体的动力学模型
2.1 用等效刚体法简化满罐液体的转动惯量
2.1.1 Strokes—Zhukovskiy势函数介绍
2.1.2 等效刚体法介绍
2.2 全充满时罐体侧滚运动分析
2.3 全充满时罐体摇头和点头运动分析
2.4 算例
2.5 小结
第3章 半罐液体系统的运动分析
3.1 油罐模型简介
3.2 油罐横摆运动时的液体晃动分析
3.2.1 半充满油罐横摆运动模型
3.2.2 流体力计算
3.3 罐车横摆运动简化模型
3.3.1 罐车系统模型
3.3.2 罐车横摆运动数值仿真
3.4 油罐摇头运动时的液体晃动分析
3.4.1 半充满油罐摇头运动模型
3.4.2 流体力大小计算
3.5 罐车摇头运动简化模型
3.5.1 罐车系统模型
3.5.2 罐车摇头运动数值仿真
3.6 小结
第4章 罐车
4.1 罐车介绍
4.2 罐车转向架介绍
4.3 油罐货车系统
4.3.1 四轴罐车横向稳定性模型
4.3.2 四轴罐车横向运动方程式
4.3.3 简化罐车系统的运动方程
4.4 数值模拟
4.4.1 车辆系统蛇行临界速度计算
4.4.2 不考虑液体晃动以及满罐三种情况的比较
4.4.3 不同液体密度时罐车响应情况分析
4.4.4 罐车侧滚运动响应情况分析
4.4.5 罐车摇头运动响应情况分析
4.4.6 罐车侧架横移运动响应情况分析
4.5 总结
第5章 液体晃动特性试验研究和有限元分析
5.1 贮液罐体模态试验
5.1.1 试验条件
5.1.2 试验测试结果和分析
5.2 液体晃动动态特性数值分析
5.2.1 fluid80单元介绍
5.2.2 有限元建模
5.3 总结
结论
参考文献

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中图分类: > O321 > 数理科学和化学 > 力学 > 振动理论 > 线性振动
其他分类: > U272.4 > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 货车

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