变质量矩形贮箱流固耦合系统动力学特性分析

摘要

为了研究质量减小(燃料消耗)过程中矩形贮箱的动力学特性,提出了一种基于PATRAN-NASTRAN-MATLAB的建模仿真方法.根据虚拟质量法对变质量矩形贮箱流固耦合结构进行简化,建立了结构动力学有限元模型;结合PATRAN-NASTRAN-MATLAB对该动力学模型进行计算仿真,求得了系统的位移响应;鉴于傅里叶变换在处理非稳态信号时的不足,使用Choi-Williams时频分布处理变质量系统的动力学响应信号,得到了时频响应谱图.结果表明:系统质量的减小在引起系统振动频率增大的同时还产生了一个附加的负阻尼,使得系统的振动衰减减慢;系统质量减小引起的负阻尼与系统的质量变化率成正比,如果系统的质量变化较快,就会产生一个比较大的负阻尼,当负阻尼的作用超过结构阻尼的作用时,将使系统的振幅增大,甚至会超出贮箱结构的弹性范围,造成结构的破坏.