Двумерная модель жидкости для расчета собственных частот колебаний осесимметричных гидрооболочечных систем

В.А. Грибков, Р.А. Адаменко

Инженерный журнал: наука и инновации

# 3·2017

тической генерации конечно-элементных сеток для проведения рас-

четов в системах типа MSC Nastran.

MSC Nastran — инструмент инженерного анализа изделий с по-

мощью МКЭ, главный продукт компании MSC.Software. Вместе с

дополнительными решателями он предназначен для моделирования

статических и динамических линейных и нелинейных задач инже-

нерного анализа различных систем, в первую очередь — тонкостен-

ных (типа конструкций летательных аппаратов).

ANSYS — универсальная программная система конечно-элемент-

ного анализа, предназначенная для решения МКЭ линейных и нели-

нейных, стационарных и нестационарных пространственных задач ме-

ханики деформируемого твердого тела и механики конструкций

(включая геометрически и физически нелинейные задачи контактного

взаимодействия элементов конструкций), задач механики жидкости

и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики.

Указанные комплексы перекрывают потребности большинства

проектных организаций при решении разнообразных задач динамики

конструкций. Однако в некоторых случаях, например, при подготовке

частотных испытаний гидрооболочечных систем (типа баковых кон-

струкций с жидкостью), возникает необходимость оперативно опреде-

лить низшие собственные частоты заполненных жидкостью объектов

по результатам расчета (или эксперимента) «сухой» незаполненной

жидкостью конструкции. В таких случаях применение столь мощных

и универсальных средств, как конечно-элементные комплексы, не яв-

ляется оптимальным, в первую очередь — по временн

м затратам.

В настоящей работе предложена упрощенная двумерная модель

для описания динамики жидкости, заполняющей тонкостенную обо-

лочечную конструкцию. Двумерная модель жидкости позволяет по-

строить довольно простую методику определения неосесимметрич-

ных собственных частот колебаний гидрооболочечной системы

посредством нескольких вычислительных операций, основанных на

элементарной формуле пересчета собственных частот, и перейти от

собственных частот оболочки без жидкости к собственным частотам

оболочки, заполненной жидкостью. Собственные частоты определя-

ют оперативно, без использования программируемых компьютерных

вычислительных средств.

Результаты расчета, полученные с использованием предлагаемой

двумерной модели жидкости, сопоставляют со следующими дан-

ными:



точным аналитическим решением, основанным на трехмерной

модели жидкости;



результатами, полученными с использованием двух из четырех

конечно-элементных комплексов, отмеченных ранее (SolidWorks

Simulation, Pro/ENGINEER Mechanica);