Двумерная модель жидкости для расчета собственных частот колебаний осесимметричных гидрооболочечных систем

Инженерный журнал: наука и инновации

# 3·2017 1

УДК 621.01:534.1:621.6 DOI 10.18698/2308-6033-2017-3-1593

Двумерная модель жидкости

для расчета собственных частот колебаний

осесимметричных гидрооболочечных систем

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Предложена двумерная модель жидкой среды для описания колебательного движе-

ния жидкости в упругой осесимметричной тонкостенной оболочечной конструкции.

Двумерная модель жидкости положена в основу приближенной аналитической ме-

тодики расчета собственных частот неосесимметричных колебаний гидрооболо-

чечных систем. Алгоритм методики состоит из нескольких простейших вычисли-

тельных операций, базирующихся на элементарной формуле пересчета собственных

частот, переходе от собственных частот оболочки без жидкости к собственным

частотам оболочки, заполненной жидкостью. Результаты расчета, полученные

с использованием предлагаемой двумерной модели жидкости, сопоставлены с ре-

зультатами точного аналитического решения гидроупругой задачи для цилиндриче-

ской оболочки, заполненной трехмерной жидкостью, с результатами расчета со-

ставной оболочечной конструкции, полученными с применением двух конечно-

элементных комплексов (SolidWorks Simulation, Pro/ENGINEER Mechanica), а также

с результатами частотных испытаний физической (экспериментальной) модели —

составной оболочки из двух элементов.

Ключевые слова:

баковые конструкции, гидроупругие колебания, модели жидко-

сти, динамические характеристики, частотные испытания

Введение.

Расчет динамических характеристик оболочек, запол-

ненных жидкостью, — одно из актуальных направлений развития ди-

намики гидрооболочечных систем [1–10]. Решение задач динамики

гидрооболочечных систем выполняется, как правило, с использовани-

ем программных комплексов, основанных на методе конечных эле-

ментов (МКЭ), — SolidWorks Simulation, Pro/ENGINEER Mechanica,

MSC Nastran, ANSYS.

SolidWorks — система автоматизированного проектирования, ин-

женерного анализа и подготовки производства изделий машинострои-

тельного профиля. В SolidWorks содержится CAE-модуль (Computer-

aided engineering) — SolidWorks Simulation, который, в частности, по-

зволяет провести расчет собственных частот и форм колебаний разно-

образных конструкций.

Pro/ENGINEER — основной инструмент в системе разработки

изделий корпорации PTC (Parametric Technology Corporation). Мо-

дуль Pro/ENGINEER Mechanica позволяет проанализировать кон-

струкции, находящиеся под воздействием статических и динамичес-

ких нагрузок. Он снабжен специализированными средствами автома-