考虑晃动效应时充液圆柱壳的振动特性

摘要

[目的]基于有限元法对水平充液圆柱壳及其内部流体的自由振动和强迫振动特性进行研究.[方法]其结构与内部流体分别采用壳单元、声学单元模拟;通过对流体声学单元施加重力加速度并标记自由液面,以模拟流体小幅晃动.计算液体晃荡频率以及壳体振动频率,并与文献的结果进行对比,验证求解方法的正确性.探讨结构参数、自由液面高度等参数对耦合系统振动特性的影响规律.[结果]结果表明:流体固有频率分为高频和低频2个部分,低频部分为自由液面的自然晃动频率.壳体厚度越小,结构耦合频率越低,自由液面的自然晃动频率越低;随着厚度的增加,自然晃动频率趋近于刚性边界时的值.液深越大,结构耦合频率越低,自然晃动频率越大;当结构频率很低时,自由液面晃动效应对耦合系统响应的影响变得明显.[结论]研究结果对于充液圆柱壳的振动特性具有一定的参考价值.