Введение к работе
- І
,;. j Актуальность темы. Для обеспечения надежной и безопасной работы машиностроительных конструкций на стадии проектирования проводится анализ их работы в динамических режимах. Такой анализ обычно включает определение собственных динамических характеристик отдельных узлов, конструкции в целом и, далее, исследование ее поведения при возможных внешних воздействиях.
Конструкции, содержащие полости с жидкостью, несомненно представляют инженерный и научный интерес для такого исследования. Это связано с тем, что данная тематика менее разработана в противоположность расчетам динамики традиционных машин и агрегатов.
В качестве примеров конструкций указанного типа, где актуальны вопросы расчета динамических характеристик, можно привести железнодорожные цистерны для перевозки жидкостей, емкости для хранения нефтепродуктов, резервуары, используемые в химических производствах, на атомных электростанциях, летательные аппараты, имеющие баки с жидкими компонентами топлива.
Обычно динамический расчет таких конструкций с достаточной точностью можно провести в рамках линеаризованной математической модели движения жидкости, полагая жидкость идеальной несжимаемой, а ее колебания малыми. До недавнего времени работы, использующие данную модель, выполнялись в основном для полостей более-менее простого вида с привлечением метода, Рит-ца, различных его модификаций. Гораздо в меньшем количестве работ рассматриваются задачи для полостей со сложной геометрией; с применением методов, использующих дискретные представления. Практические же потребности делают необходимым определение динамических параметров жидкости, заполняющей полости сложной формы, в том числе с внутренними элементами в виде ребер-перегородок.
Из изложенного следует актуальность темы работы.
Целью работы является дальнейщшая разработка методов расчета динамических параметров конструкций с жидкостью, свя-
эанных с решением соответствующих задач динамики идеальной несжимаемой жидкости в случае полостей сложной формы, в частности - с ребрами-перегородками.
Методы исследования. Результаты расчетов, проведенных в работе, получены в рамках представлений теории малых линейных колебаний механических систем и при помощи хорошо зарекомендовавших себя в задачах со сложной геометрией границ метода конечных элементов (МКЭ) и метода граничных элементов (МГЭ). Достоверность результатов расчетов подтверждена экспериментально и сравнением с известными аналитическими и приближенными решениями.
Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке нового конечного элемента (КЭ) жидкости, ориентированного на аппроксимацию объема, занятого жидкостью, в виде.наклонного цилиндра с ребрами; в применении метода граничных элементов в прямой формулировке к решению соответствующих краевых задач для полостей с ребрами-перегородками; получении ряда аналитических выражений, обеспечивающих эффективное использование МГЭ в задачах с осесимметричной геометрией при окружных числах волн п>1.
В работе впервые экспериментально и МКЭ определены частоты и формы собственных колебаний жидкости в наклонном цилиндрическом баке с 4-мя продольными ребрами.
Практическая значимость работы. Диссертация яеляєтся составной частью проведенных на кафедре "динамика и прочность машин" Харьковского политехнического института научно-исследовательских работ по х/д 21539 и х/д 21404.
Разработанные в работе ЭВМ-программы алгоритмов МКЭ и МГЗ по расчету собственных частот, форм плесканий жидкости, гидродинамических коэффициентов уравнений возмущенного движения тела, содержащего полости с жидкостью, совместных колебаний упругой оболочки с жидкостью могут быть использованы для решения широкого круга задач динамики рассматриваемых конструкций.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях и семинарах ИМ им. Б. И. Ленина (1987-1991 гг.], Всесоюзной конференции по
проблемам строительной механики и прочности летательных аппаратов (г.Казань, 1283г.), Всесоюзной конференции "Аэрогидро-упругссть элементов малин и сооружений" (г. Севастополь, 1990г.), семинарах отдела динамики и устойчивости многомерных систем Института математики АН Украины (г. Киев. 1987-1991 гг. ).
Публикации. Основные разработки, выполненные в диссертации изложены в 6-ти публикациях автора.
Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения, семи глаз, заключения, списка использованной литературы из 89 наименований и приложения. Работа изложена на -І85 страницах машинописного текста, содержите рисунка и Я таблиц.
