基于流固耦合技术的某筒盖.doc
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基于流固耦合技术的某筒盖,摘要水下工作的某产品特定结构筒盖系统，在工作后的常规检查中，发现其联接螺栓由于冲击载荷的影响发生了断裂，给整个系统造成了很大的安全隐患。本文以该问题为出发点，通过理论分析，构造相关数学模型，并利用cae软件进行模拟仿真，得出了较理想的结果，为解决这一类问题找到了一条途径，对相关的设计、研发具有较大的理论意义和实际价值。...
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摘要
水下工作的某产品特定结构筒盖系统，在工作后的常规检查中，发现其联接螺栓由于冲击载荷的影响发生了断裂，给整个系统造成了很大的安全隐患。本文以该问题为出发点，通过理论分析，构造相关数学模型，并利用CAE软件进行模拟仿真，得出了较理想的结果，为解决这一类问题找到了一条途径，对相关的设计、研发具有较大的理论意义和实际价值。
首先，本文以流固耦合理论为基础，对筒盖系统中的流体与各部件的相互作用建立了相关的数学模型，并得到流体和筒盖结构间的控制方程，从理论上分析了筒盖系统在工作当中破坏力的来源以及螺栓发生断裂的关键原因。之后，借助于CAE软件MSC.Patran进行筒盖系统的建模，利用MSC.Dytran进行流固耦合分析，在软件上还原筒盖系统真实的工况环境，直观的反映出在强大的冲击载荷并伴随流固耦合作用下，筒盖系统瞬时发生了明显的塑形变形。结果显示，筒盖系统在水下受外载荷激励作用时，由于受附连水的影响，其系统固有频率接近外载荷频率，发生了受迫共振。基于这一作用机理，本文提出了通过增加阻尼器进行降载的优化方案，并利用MSC.Dytran对该方案进行模拟仿真。通过对比不同参数阻尼器的降载效果，得到了降载效果最佳的阻尼器参数范围。结论表明，筒盖系统的联接螺栓可以用普通螺栓来替换原方案的高强度螺栓，并保证了整个系统的安全性。
在此过程中，本文还讨论了筒盖系统流固耦合模型的几种校核方法以及求解其干、湿模态的研究方法，考虑了阻尼器化简模型的建模和连接方式。结果表明，采用阻尼器进行降载的方案能有效的将载荷降到普通螺栓的许用应力范围内，完成了预定的研究目标。
关键词：流固耦合；有限元分析；MSC.Patran & MSC.Dytran & MSC.Nastran；阻尼器降载
Abstract
The specific structure called cover system of product underwater, in the conventional check after work, finding the connection bolt happened fracture because of impact load effect, and caused great security hidden danger. In this paper, we from the problem as a starting point, through the theoretical analysis, tectonic relation mathematical model, and through the powerful CAE software simulation, get the valuable parameters, found a new way to solve such problems, and it has great significance for related design, research.
This paper first established relevant mathematics models, which is suffer solid-fluid coupling effect of all part in cover system. And get control equations between the fluid and cover structure. Analysis the cover system the source of the destructive power in working and the key reasons of the fracturing bolts from theoretically. Later, with the aid of advanced CAE software MSC.Patran modeling, using MSC.Dytran for fluid-solid coupling analysis, simulate the cover system fluid-solid coupling model, and restore the real reduction working environment in cover system. Intuitive reflected that the cover system occurs obviously deformation when suffered strong impact load and the fluid-solid coupled function transiently. Through research on this process, to be sure, the cover system suffer load incentive effect underwater, because of the addition water effect, the natural frequency of the system is approach to the load frequency, and result in forced resonance. Base on this mechanism, put forward by increasing the damper to reduce load optimization scheme， and using MSC.Dytran for this scheme for simulation. Through comparing the different parameters of the damper down load effect, get the drop in the best effect of damper parameters range. Make connection bolts of cover system the can use ordinary bolts to replace the high strength bolts, and it could guarantee the safety of the whole system.
In the paper, discuss several checking methods of the cover system fluid-solid coupling model, and solve the dry and wet modal problem, considering the damper simplify modeling and connection type. It is conclude that the damper scheme can reduce load to the ordinary bolts of allowable stress range effectively, and makes the cover system normal work under complex loading.
Keywords: Fluid-solid coupling ; finite element analysis ; MSC. Patran & MSC. Dytran & MSC. Nastran ; Damper reduce load
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题的研究背景 2
1.3国内外研究现状 3
1.3.1水下非接触性碰撞的研究概况 3
1.3.2流固耦合力学的研究概况 4
1.3.3阻尼器降载的研究概况 7
1.4 课题研究的目的和意义 9
1.5 课题研究的内容及创新点 9
第2章 课题的研究方法及相关理论 11
2.1 筒盖系统的工作原理 11
2.2 筒盖系统流体域的数学模型 12
2.3 筒盖系统结构域数学模型 14
2.3.1筒盖系统力学模型 14
2.3.2筒盖系统动力学模型 16
2.4 流固耦合系统相关理论 19
2.5相关的有限元计算方法 20
2.5.1 显示非线性有限元计算方法 20
2.5.2 模态分析的有限元法 21
2.5.3 流体方程的有限元数值解法 23
2.5.4 流固耦合有限元处理方法 24
2.6 本章小结 25
第3章 筒盖系统流固耦合有限元模型的建立 26
3.1 课题研究的相关软件介绍 26
3.2 筒盖系统流固耦合有限元模型 27
3.2.1 筒盖系统有限元模型的建立 27
3.2.2 水域模型的有限元划分 28
3.3 材料的选取 30
3.4 边界条件的设置 31
3.4.1 筒盖系统边界条件的设置 31
3.4.2 水域的边界条件设置 33
3.4.3 计算结果的输出控制 34
3.4.4 相关参数的技术要求 34
3.5 本章小结 35
第4章 筒盖系统有限元..
水下工作的某产品特定结构筒盖系统，在工作后的常规检查中，发现其联接螺栓由于冲击载荷的影响发生了断裂，给整个系统造成了很大的安全隐患。本文以该问题为出发点，通过理论分析，构造相关数学模型，并利用CAE软件进行模拟仿真，得出了较理想的结果，为解决这一类问题找到了一条途径，对相关的设计、研发具有较大的理论意义和实际价值。
首先，本文以流固耦合理论为基础，对筒盖系统中的流体与各部件的相互作用建立了相关的数学模型，并得到流体和筒盖结构间的控制方程，从理论上分析了筒盖系统在工作当中破坏力的来源以及螺栓发生断裂的关键原因。之后，借助于CAE软件MSC.Patran进行筒盖系统的建模，利用MSC.Dytran进行流固耦合分析，在软件上还原筒盖系统真实的工况环境，直观的反映出在强大的冲击载荷并伴随流固耦合作用下，筒盖系统瞬时发生了明显的塑形变形。结果显示，筒盖系统在水下受外载荷激励作用时，由于受附连水的影响，其系统固有频率接近外载荷频率，发生了受迫共振。基于这一作用机理，本文提出了通过增加阻尼器进行降载的优化方案，并利用MSC.Dytran对该方案进行模拟仿真。通过对比不同参数阻尼器的降载效果，得到了降载效果最佳的阻尼器参数范围。结论表明，筒盖系统的联接螺栓可以用普通螺栓来替换原方案的高强度螺栓，并保证了整个系统的安全性。
在此过程中，本文还讨论了筒盖系统流固耦合模型的几种校核方法以及求解其干、湿模态的研究方法，考虑了阻尼器化简模型的建模和连接方式。结果表明，采用阻尼器进行降载的方案能有效的将载荷降到普通螺栓的许用应力范围内，完成了预定的研究目标。
关键词：流固耦合；有限元分析；MSC.Patran & MSC.Dytran & MSC.Nastran；阻尼器降载
Abstract
The specific structure called cover system of product underwater, in the conventional check after work, finding the connection bolt happened fracture because of impact load effect, and caused great security hidden danger. In this paper, we from the problem as a starting point, through the theoretical analysis, tectonic relation mathematical model, and through the powerful CAE software simulation, get the valuable parameters, found a new way to solve such problems, and it has great significance for related design, research.
This paper first established relevant mathematics models, which is suffer solid-fluid coupling effect of all part in cover system. And get control equations between the fluid and cover structure. Analysis the cover system the source of the destructive power in working and the key reasons of the fracturing bolts from theoretically. Later, with the aid of advanced CAE software MSC.Patran modeling, using MSC.Dytran for fluid-solid coupling analysis, simulate the cover system fluid-solid coupling model, and restore the real reduction working environment in cover system. Intuitive reflected that the cover system occurs obviously deformation when suffered strong impact load and the fluid-solid coupled function transiently. Through research on this process, to be sure, the cover system suffer load incentive effect underwater, because of the addition water effect, the natural frequency of the system is approach to the load frequency, and result in forced resonance. Base on this mechanism, put forward by increasing the damper to reduce load optimization scheme， and using MSC.Dytran for this scheme for simulation. Through comparing the different parameters of the damper down load effect, get the drop in the best effect of damper parameters range. Make connection bolts of cover system the can use ordinary bolts to replace the high strength bolts, and it could guarantee the safety of the whole system.
In the paper, discuss several checking methods of the cover system fluid-solid coupling model, and solve the dry and wet modal problem, considering the damper simplify modeling and connection type. It is conclude that the damper scheme can reduce load to the ordinary bolts of allowable stress range effectively, and makes the cover system normal work under complex loading.
Keywords: Fluid-solid coupling ; finite element analysis ; MSC. Patran & MSC. Dytran & MSC. Nastran ; Damper reduce load
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题的研究背景 2
1.3国内外研究现状 3
1.3.1水下非接触性碰撞的研究概况 3
1.3.2流固耦合力学的研究概况 4
1.3.3阻尼器降载的研究概况 7
1.4 课题研究的目的和意义 9
1.5 课题研究的内容及创新点 9
第2章 课题的研究方法及相关理论 11
2.1 筒盖系统的工作原理 11
2.2 筒盖系统流体域的数学模型 12
2.3 筒盖系统结构域数学模型 14
2.3.1筒盖系统力学模型 14
2.3.2筒盖系统动力学模型 16
2.4 流固耦合系统相关理论 19
2.5相关的有限元计算方法 20
2.5.1 显示非线性有限元计算方法 20
2.5.2 模态分析的有限元法 21
2.5.3 流体方程的有限元数值解法 23
2.5.4 流固耦合有限元处理方法 24
2.6 本章小结 25
第3章 筒盖系统流固耦合有限元模型的建立 26
3.1 课题研究的相关软件介绍 26
3.2 筒盖系统流固耦合有限元模型 27
3.2.1 筒盖系统有限元模型的建立 27
3.2.2 水域模型的有限元划分 28
3.3 材料的选取 30
3.4 边界条件的设置 31
3.4.1 筒盖系统边界条件的设置 31
3.4.2 水域的边界条件设置 33
3.4.3 计算结果的输出控制 34
3.4.4 相关参数的技术要求 34
3.5 本章小结 35
第4章 筒盖系统有限元..
