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水-空气耦合介质中冰载荷对闸墩的撞击影响研究
1
作者 贡力 杨腾腾 +2 位作者 靳春玲 贾治元 董洲全 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期177-187,共11页
西北干寒地区长距离输水工程中河道修建的闸墩受到冰载荷撞击破坏,为确保冬季安全稳定供水,需进行冰载荷对闸墩撞击破坏力学特性研究。该文采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合(fluid structure interac... 西北干寒地区长距离输水工程中河道修建的闸墩受到冰载荷撞击破坏,为确保冬季安全稳定供水,需进行冰载荷对闸墩撞击破坏力学特性研究。该文采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)流固耦合(fluid structure interaction, FSI)方法模拟不同碰撞工况下冰体楔入闸墩碰撞过程,并通过对比实验,验证了冰材料模型参数和ALE算法的适用性,分析了网格尺寸对撞击力的影响。研究结果表明:计算得到冰载荷对闸墩撞击力极值与实验值具有良好的吻合性,表明该模拟所采用的冰材料模型参数、ALE算法和网格尺寸能够较准确模拟冰载荷对闸墩的作用力;闸墩损伤变形与冰排破损主要集中在碰撞接触区,接触区撞击力大小受到“水垫效应”的影响,空气介质对撞击力影响较小;不同冰厚和冰速工况下撞击力时程曲线呈现“Sawtooth”(上下波动)现象,撞击力加载-卸载时间较短;冰排楔入闸墩的过程中,撞击力极值出现在0°正碰接触区,在冰速1.2 m/s~3.0 m/s范围内,撞击力逐渐减小,在不改变冰速工况下,随着冰厚的增加,墩体结构响应越大,冰速和冰厚两种影响工况下闸墩顶端位移均为周期性振动。其仿真结果拟为西北干寒地区冰期河道中墩体结构安全提供指导。 展开更多
关键词 数值模拟 流固耦合 任意拉格朗日-欧拉 冰载荷 撞击力 闸墩
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基于流固耦合的救生筏海锚阻力性能分析
2
作者 王浙 李楷 +2 位作者 董立佳 张璐琦 王运龙 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期606-614,共9页
救生筏是提高航行安全的海上救生设备.作为救生筏附件,海锚能有效降低恶劣海况下救生筏的漂移速度,提高其稳定性.为对海锚进行阻力性能分析,基于Star-CCM+与LS-DYNA软件对其水中工作过程及阻力性能进行研究,建立了可透气柔性体海锚的流... 救生筏是提高航行安全的海上救生设备.作为救生筏附件,海锚能有效降低恶劣海况下救生筏的漂移速度,提高其稳定性.为对海锚进行阻力性能分析,基于Star-CCM+与LS-DYNA软件对其水中工作过程及阻力性能进行研究,建立了可透气柔性体海锚的流固耦合动力学模型与不考虑救生筏受风影响变形的刚性体模型.对救生筏在海上典型风速条件下的漂移速度及海锚的减速效果进行了数值模拟,对不同救生筏漂移速度下海锚的阻力性能和结构变形进行了综合分析.修正了救生筏筏体总阻力的前体尾流影响与刚-柔性体海锚转换影响.柔性体海锚的阻力拟合公式与文献中的相似性证明了数值模拟的可靠性.结果表明海锚可有效降低救生筏的漂移速度,提高救生筏被捕救的可能性. 展开更多
关键词 海锚 救生筏 流固耦合 阻力性能 任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法
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大型舰船圆筒型水下防护结构性能分析
3
作者 张博文 聂晨曦 +2 位作者 姬祥 明付仁 张阿漫 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期193-204,共12页
[目的]针对传统“空舱-液舱-空舱”三舱型防护结构重量大、防护效率较低的问题,探讨圆筒型水下防护结构的防护性能。[方法]建立基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法的数值模型,通过典型的结构接触爆炸算例,验证ALE算法的精度;然后在此基础... [目的]针对传统“空舱-液舱-空舱”三舱型防护结构重量大、防护效率较低的问题,探讨圆筒型水下防护结构的防护性能。[方法]建立基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法的数值模型,通过典型的结构接触爆炸算例,验证ALE算法的精度;然后在此基础上分别建立传统的三舱型防护结构和圆筒型防护结构模型,通过数值模拟分析相同药量水下接触爆炸后的应力、应变最大值以及能量吸收等特征参数,从而得到各自的防护性能。[结果]结果显示,圆筒型防护结构防御纵壁的位移小于防水纵壁的位移,这与传统三舱型防护结构的规律相反;甲板、双层底结构吸收的能量相比传统防护结构少了9.92%,具有明显的垂向抗变形优势。[结论]研究表明,圆筒型防护结构在药量相同的情况下其毁伤程度更低,可为水下防护结构的创新设计提供新的思路。 展开更多
关键词 圆筒型防护结构 接触爆炸 任意拉格朗日-欧拉算法 毁伤破坏 吸能规律
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Clustered张拉整体结构的动力学建模
4
作者 张子宇 王彤 周斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期287-294,共8页
针对clustered张拉整体结构,提出了一种基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)法的多体动力学模型。相较于传统的拉格朗日法模型,该研究中的模型具有更为简单的运动学约束。首先,引入了一种ALE时变长度索单元,其... 针对clustered张拉整体结构,提出了一种基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)法的多体动力学模型。相较于传统的拉格朗日法模型,该研究中的模型具有更为简单的运动学约束。首先,引入了一种ALE时变长度索单元,其网格节点与物质点可以独立运动,提供了一种自然的方式描述结构中运动的滑轮和滑动绳索;其次,利用达朗贝尔原理,推导了该单元的广义力向量并计算了相应的雅可比矩阵;然后,建立了张拉整体系统的动力学方程,并利用广义α算法对其进行求解,选取节点的全局位置坐标和物质坐标作为广义坐标,其中全局位置坐标可以被不同物体共享,以减少动力学方程的自由度数和消除物体间的约束;最后,展示了一个数值算例,10层可折叠张拉整体塔架,对其折叠过程进行了准静态和动力学仿真,验证了模型的有效性。所提出的模型和算法可为clustered张拉整体结构的设计提供理论指导,具有工程意义。 展开更多
关键词 多体动力学模型 clustered张拉整体 任意拉格朗日-欧拉(ALE) 可展开空间结构
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耦合拉格朗日-欧拉方法及其在海洋工程中的应用
5
作者 钱志浩 杨腾茂 刘谋斌 《哈尔滨工程大学学报(英文版)》 CSCD 2024年第2期366-397,共32页
Combining the strengths of Lagrangian and Eulerian descriptions,the coupled Lagrangian–Eulerian methods play an increasingly important role in various subjects.This work reviews their development and application in o... Combining the strengths of Lagrangian and Eulerian descriptions,the coupled Lagrangian–Eulerian methods play an increasingly important role in various subjects.This work reviews their development and application in ocean engineering.Initially,we briefly outline the advantages and disadvantages of the Lagrangian and Eulerian descriptions and the main characteristics of the coupled Lagrangian–Eulerian approach.Then,following the developmental trajectory of these methods,the fundamental formulations and the frameworks of various approaches,including the arbitrary Lagrangian–Eulerian finite element method,the particle-in-cell method,the material point method,and the recently developed Lagrangian–Eulerian stabilized collocation method,are detailedly reviewed.In addition,the article reviews the research progress of these methods with applications in ocean hydrodynamics,focusing on free surface flows,numerical wave generation,wave overturning and breaking,interactions between waves and coastal structures,fluid–rigid body interactions,fluid–elastic body interactions,multiphase flow problems and visualization of ocean flows,etc.Furthermore,the latest research advancements in the numerical stability,accuracy,efficiency,and consistency of the coupled Lagrangian–Eulerian particle methods are reviewed;these advancements enable efficient and highly accurate simulation of complicated multiphysics problems in ocean and coastal engineering.By building on these works,the current challenges and future directions of the hybrid Lagrangian–Eulerian particle methods are summarized. 展开更多
关键词 Coupled lagrangianeulerian description Ocean engineering Wave–structure interaction Particle methods arbitrary lagrangianeulerian(ALE)methods Particle-in-cell(PIC) Material point method(MPM) lagrangianeulerian stabilized collocation method(LESCM)
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流-固耦合作用下小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛响应
6
作者 刘勇岗 苏丽君 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期735-752,共18页
肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-... 肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-Lagrange(CEL)算法的流-固耦合有限元方法分析了进入输尿管管腔内的小尺寸肾结石与输尿管的相互作用规律,并基于已建立的输尿管疼痛模型,对由输尿管内小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛进行了定量化研究.有限元分析结果表明,当结石直径小于输尿管内径时,结石会在输尿管壁蠕动作用下与输尿管发生动态接触,造成输尿管内壁上出现动态应力.随着输尿管壁蠕动幅度增大,结石的移动速度增大,且结石与输尿管接触的概率减小,同时输尿管壁上的接触应力也会降低.将应力结果输入输尿管疼痛模型计算对应的中心传输神经元细胞膜电位,结果表明,疼痛水平随时间的变化与动态应力随时间的变化趋势类似,在应力交替变化的情况下,疼痛程度并不会随应力降为零应力而降低至疼痛阈值以下,表现出疼痛程度与应力水平不对等的特征.该研究所得结果可以结合当前临床上已有的医学影像技术和计算机领域的大数据与人工智能等技术,有望为个性化精准诊断结石患者病况并定量化评估患者疼痛程度,从而制定个性化治疗方案的精准医疗临床策略提供理论基础. 展开更多
关键词 流-固耦合 耦合Euler-Lagrange(CEL)算法 输尿管软组织 神经电生理 疼痛量化
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DYNAMIC SIMULATION OF FLUID-STRUCTURE INTERACTION PROBLEMS INVOLVING LARGE-AMPLITUDE SLOSHING 被引量:2
7
作者 ChenJianping ZhouRurong WuWenlong 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2004年第1期117-120,共4页
An effective computational method is developed for dynamic analysis offluid-structure interaction problems involving large-amplitude sloshing of the fluid andlarge-displacement motion of the structure. The structure i... An effective computational method is developed for dynamic analysis offluid-structure interaction problems involving large-amplitude sloshing of the fluid andlarge-displacement motion of the structure. The structure is modeled as a rigid container supportedby a system consisting of springs and dashpots. The motion of the fluid is decomposed into twoparts: the large-displacement motion with the container and the large-amplitude sloshing relative tothe container. The former is conveniently dealt with by defining a container-fixed noninertiallocal frame, while the latter is easily handled by adopting an ALE kinematical description. Thisleads to an easy and accurate treatment of both the fluid-structure interface and the fluid freesurface without producing excessive distortion of the computational mesh. The coupling between thefluid and the structure is accomplished through the coupling matrices that can be easilyestablished. Two numerical examples, including a TLD-structure system and a simplified liquid-loadedvehicle system, are presented to demonstrate the effectiveness and reliability of the proposedmethod. The present work can also be applied to simulate fluid-structure problems incorporatingmultibody systems and several fluid domains. 展开更多
关键词 Fluid-structure interaction Large-amplitude sloshing Dynamic simulation arbitrary lagrangian-eulerian (ALE) description
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ALE Fractional Step Finite Element Method for Fluid-Structure Nonlinear Interaction Problem 被引量:1
8
作者 岳宝增 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2006年第1期5-8,共4页
A computational procedure is developed to solve the problems of coupled motion of a structure and a viscous incompressible fluid. In order to incorporate the effect of the moving surface of the structure as well as th... A computational procedure is developed to solve the problems of coupled motion of a structure and a viscous incompressible fluid. In order to incorporate the effect of the moving surface of the structure as well as the free surface motion, the arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation is employed as the basis of the finite element spatial discretization. For numerical integration in time, the fraction,step method is used. This method is useful because one can use the same linear interpolation function for both velocity and pressure. The method is applied to the nonlinear interaction of a structure and a tuned liquid damper. All computations are performed with a personal computer. 展开更多
关键词 Navier-Stokes equation arbitrary lagrangian-eulerian (ALE) finite element method fractional method fluid-structure interaction
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An Overset Grid Method for Fluid-Structure Interaction 被引量:1
9
作者 Scott T. Miller R. L. Campbell +2 位作者 C. W. Elsworth J. S. Pitt D. A. Boger 《World Journal of Mechanics》 2014年第7期217-237,共21页
An overset grid methodology is developed for the fully coupled analysis of fluid-structure interaction (FSI) problems. The overset grid approach alleviates some of the computational geometry difficulties traditionally... An overset grid methodology is developed for the fully coupled analysis of fluid-structure interaction (FSI) problems. The overset grid approach alleviates some of the computational geometry difficulties traditionally associated with Arbitrary-Lagrangian-Eulerian (ALE) based, moving mesh methods for FSI. Our partitioned solution algorithm uses separate solvers for the fluid (finite volume method) and the structure (finite element method), with mesh motion computed only on a subset of component grids of our overset grid assembly. Our results indicate a significant reduction in computational cost for the mesh motion, and element quality is improved. Numerical studies of the benchmark test demonstrate the benefits of our overset mesh method over traditional approaches. 展开更多
关键词 Overset Grid Fluid-structure Interaction arbitrary-lagrangian eulerian FINITE Volume FINITE Element Moving MESH OPENFOAM
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翼伞后缘偏转过程的流固耦合动力学特性 被引量:1
10
作者 高兴龙 陈钦 +1 位作者 张青斌 李志辉 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期68-75,I0002,共9页
深入研究翼伞后缘偏转过程的气动与结构耦合动力学问题是解决大型翼伞精确空投系统机动转弯和雀降等操纵动作设计分析的重点内容。首先基于ALE算法和罚函数耦合方法对翼伞后缘偏转过程进行流固耦合动力学建模,之后基于结构化的ALE求解... 深入研究翼伞后缘偏转过程的气动与结构耦合动力学问题是解决大型翼伞精确空投系统机动转弯和雀降等操纵动作设计分析的重点内容。首先基于ALE算法和罚函数耦合方法对翼伞后缘偏转过程进行流固耦合动力学建模,之后基于结构化的ALE求解方法和瞬态非线性求解器对翼伞三维模型的单个气室后缘偏转进行仿真验证,预测了后缘偏转运动引起的周围流场流动分离现象。分别针对翼伞后缘单侧下偏和双侧下偏过程的流固耦合行为进行仿真分析,获得全时域内翼伞结构场和周围流场特性动态演化结果,以及翼伞气动性能参数时间历程曲线,发现了后缘下偏过程的操纵延迟现象。最后通过风洞试验对仿真结果进行验证,证明了方法的有效性,为大型冲压翼伞的设计和应用提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 翼伞 流固耦合 后缘偏转 ALE方法 流动分离
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鱼雷垂直入水瞬间结构响应的数值模拟 被引量:1
11
作者 贺征 高紫晴 +1 位作者 顾璇 高子舒 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期144-158,共15页
垂直入水的鱼雷在短时间内弹道稳定,基于此,针对跨介质鱼雷撞水冲击造成的结构问题展开研究,探究了各舱段壳体和连接部位的轴向运动规律及受力特性,利用任意拉格朗日-欧拉算法及罚函数法建立了流固耦合数值模型,并对其合理性和网格无关... 垂直入水的鱼雷在短时间内弹道稳定,基于此,针对跨介质鱼雷撞水冲击造成的结构问题展开研究,探究了各舱段壳体和连接部位的轴向运动规律及受力特性,利用任意拉格朗日-欧拉算法及罚函数法建立了流固耦合数值模型,并对其合理性和网格无关性进行了验证。对采用不同连接方式的4种头型鱼雷分别模拟,并与整体式鱼雷进行了对比。结果表明:鱼雷撞水后加速度瞬间升高,头型越尖,所受的冲击越小;由于应力以波的形式向后传递,因此各舱段会依照距离头部的远近依次响应,且强度逐渐减弱;相邻壳体的相对静止状态被打破,运动过程中会不断拉压连接件,使之形状和位置都发生较大变化;壳体相互远离时,雷体外缘产生缝隙,此时连接件应力也达到最大,对连接的稳固性不利。因此,建议工程中增加密封圈或其他固定装置等,以加强对连接部位的保护。 展开更多
关键词 跨介质鱼雷 垂直入水 任意拉格朗日-欧拉算法 连接结构
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爆裂轮胎精确建模及其动态特性仿真方法研究
12
作者 贾雪峰 冯启章 +1 位作者 刘献栋 单颖春 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期854-864,872,共12页
汽车行驶中轮胎突然爆裂是极其危险的行驶工况,但轮胎爆裂过程的准确测试分析难度很大,而其现有仿真方法因需大幅简化使得难以描述轮胎爆裂过程的瞬态特性。针对此问题,本文中提出分别模拟胎内、外空气,且考虑轮胎各种材料失效特性、胎... 汽车行驶中轮胎突然爆裂是极其危险的行驶工况,但轮胎爆裂过程的准确测试分析难度很大,而其现有仿真方法因需大幅简化使得难以描述轮胎爆裂过程的瞬态特性。针对此问题,本文中提出分别模拟胎内、外空气,且考虑轮胎各种材料失效特性、胎内空气与轮胎车轮总成流-固耦合的汽车轮胎爆裂过程仿真分析方法,实现轮胎滚动中爆胎过程的瞬态动力学特性仿真;并通过对比仿真和理论计算结果,验证仿真模型的正确性;同时,通过计算还获得爆裂轮胎内部空气泄漏规律和路面对轮胎径向力的变化特性,以及轮胎速度、胎压与裂口尺寸对爆胎过程持续时间和轮胎力学特性的影响机理。本文工作聚焦于仿真方法研究,对掌握爆裂轮胎瞬态特性、研究爆胎后整车动力学控制策略具有意义。 展开更多
关键词 轮胎爆裂 材料失效 流-固耦合 结构化任意拉格朗日-欧拉算法
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弹性板在粘性流体中的耦合振动分析 被引量:17
13
作者 王少波 刘元杰 +2 位作者 梁醒培 赵明皞 王正伟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期63-66,共4页
弹性板在粘性流体中的振动问题是一个典型的流固耦合问题。由于流体计算的复杂性,迄今为止,大部分的流固耦合分析都是建立在对流体充分简化的基础上,尤其是将流体视为无粘、无旋的理想流体。在计算流体动力学(CFD)的基础上,发展了一种... 弹性板在粘性流体中的振动问题是一个典型的流固耦合问题。由于流体计算的复杂性,迄今为止,大部分的流固耦合分析都是建立在对流体充分简化的基础上,尤其是将流体视为无粘、无旋的理想流体。在计算流体动力学(CFD)的基础上,发展了一种流固耦合计算模式。流体为粘性介质。采用ALE格式处理流体和结构之间的移动界面,流体域和固体域分别独立计算,程序控制传递流体压力及固体位移和速度作为对方的边界条件,实现耦合计算。在ANSYS5.6的基础上,应用其参数化设计语言APDL编制程序,控制流体计算和结构计算,实现耦合系统的求解。进行了两个算例的计算,结果证明了该计算格式及程序的有效性。 展开更多
关键词 粘性流体 流固耦合 ALE 振动分析
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基于双向流固耦合水轮机转轮应力特性分析 被引量:25
14
作者 肖若富 朱文若 +2 位作者 杨魏 刘洁 王福军 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第10期862-866,共5页
为了开展基于双向流固耦合的水轮机转轮叶片应力特性分析,通过坐标变换将直角坐标系下的连续方程和动量方程变换到任意拉格朗日坐标系下,建立流场控制方程,采用FCBI-C方法得到离散方程.在旋转坐标系下建立结构静力学方程,采用有限元法... 为了开展基于双向流固耦合的水轮机转轮叶片应力特性分析,通过坐标变换将直角坐标系下的连续方程和动量方程变换到任意拉格朗日坐标系下,建立流场控制方程,采用FCBI-C方法得到离散方程.在旋转坐标系下建立结构静力学方程,采用有限元法进行离散,得到转轮的有限元方程.使用迭代法双向流固耦合,对流体方程和结构方程进行迭代,直到流固耦合系统收敛.通过基于双向流固耦合的混流式水轮转轮应力场计算可得:单、双向耦合条件下转轮应力和位移分布趋势基本一致,最大点位置相同;转轮的有效应力相对差值随着变形的增大而增大,均在位移变形值最大点最大;变形量大小是单、双向耦合计算结果差别的重要因素,在小变形情况下,精度要求不高时可用单向耦合代替双向耦合进行计算. 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮 任意拉格朗日 双向流固耦合 应力特性
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排架-渡槽-水三维耦合体系地震响应分析 被引量:33
15
作者 吴轶 莫海鸿 杨春 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期280-285,共6页
本文应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,针对不同的水位、不同支撑高度,研究渡槽结构在ELCentro地震波激励下的振动反应。研究表明,矩形渡槽中水体的晃动幅度十分显著,水体晃动呈多波振荡;排架高度越大,水体的晃动幅度越大,水体晃动反应... 本文应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,针对不同的水位、不同支撑高度,研究渡槽结构在ELCentro地震波激励下的振动反应。研究表明,矩形渡槽中水体的晃动幅度十分显著,水体晃动呈多波振荡;排架高度越大,水体的晃动幅度越大,水体晃动反应越滞后于地震输入;外激励引起的动水压力对渡槽槽身应力的影响不可忽视;三维排架-渡槽-水耦合体的自振特性、排架高度、外激励等是影响渡槽中水体振荡反应和耦合体动力性能的重要参数,二维渡槽模型刚化了渡槽结构,不能真实反映三维耦合体的动力性能。 展开更多
关键词 渡槽结构 任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法 流固耦合 地震响应
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爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应数值分析方法 被引量:8
16
作者 解江 李翰 +2 位作者 周书婷 郑金国 冯振宇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第4期410-420,共11页
为得到适用于爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应的数值分析方法,采用LS-DYNA显式动力学分析软件对爆炸冲击载荷下的铝合金平板进行数值仿真计算.主要研究了不同的任意Lagrange-Euler(拉格朗日-欧拉)网格(ALE)输运步算法、流固耦合... 为得到适用于爆炸冲击载荷下航空铝合金平板动态响应的数值分析方法,采用LS-DYNA显式动力学分析软件对爆炸冲击载荷下的铝合金平板进行数值仿真计算.主要研究了不同的任意Lagrange-Euler(拉格朗日-欧拉)网格(ALE)输运步算法、流固耦合方式、流固耦合点数量、网格尺寸、有限元单元类型对计算结果的影响.通过计算结果与实验结果的分析对比,表明采用van Leer+HIS输运步算法、罚函数耦合方式、在流体网格与结构网格之间采用3个耦合点、结构网格尺寸与空气域网格尺寸比例设为2∶1、结构单元采用163号壳单元时可以较为准确地计算航空铝合金平板在爆炸冲击载荷下的动态响应,并且能提高计算效率,节约计算时间. 展开更多
关键词 爆炸 数值仿真 任意Lagrange-Euler法 铝合金平板 流固耦合
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T型管及管内流体动态响应仿真研究 被引量:7
17
作者 曹源 金先龙 +3 位作者 王建炜 顾赟 乔宗昭 杨志豪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期54-58,共5页
根据实际物理实验,采用ALE有限元方法模拟了冲击情况下T型管及管内流体动态响应的水锤过程。经过对比关键点水压时程变化的仿真结果与实验数据,验证了ALE流固耦合有限元方法在水力瞬变仿真模拟方面的可行性。在此基础上,进一步分析了T... 根据实际物理实验,采用ALE有限元方法模拟了冲击情况下T型管及管内流体动态响应的水锤过程。经过对比关键点水压时程变化的仿真结果与实验数据,验证了ALE流固耦合有限元方法在水力瞬变仿真模拟方面的可行性。在此基础上,进一步分析了T型管的变形和动态周向应力。通过仿真发现管壁动态周向应力峰值大约是静周向应力的1.2~1.6倍。并且周向应力呈现与水锤压力变化一致的周期性,管壁动态周向应力主要受水锤的影响。这证明动态效应是导致更大动态应力的原因。这一结论与直管的结论一致。 展开更多
关键词 流固耦合 水锤 动态响应 任意拉格朗日-欧拉法
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大型矩形渡槽-水耦合体系的动力性能分析 被引量:13
18
作者 吴轶 莫海鸿 杨春 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2004年第4期137-142,共6页
本文把任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法用于分析大型矩形渡槽结构-水耦合体动力性能,并针对不同的水位、不同截面深宽比,研究渡槽结构在谐波激励、地震激励下的振动反应。研究表明,渡槽结构中水体的泼溅具有明显的非线性特征;渡槽中水位对... 本文把任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法用于分析大型矩形渡槽结构-水耦合体动力性能,并针对不同的水位、不同截面深宽比,研究渡槽结构在谐波激励、地震激励下的振动反应。研究表明,渡槽结构中水体的泼溅具有明显的非线性特征;渡槽中水位对耦合体动力特性影响极具规律性,但是随截面深宽比减小,水体振荡的非线性明显增强;渡槽结构截面深宽比选择合理,水体泼溅作用产生的倾覆力矩不会使槽体发生倾覆失稳,但是水体的大幅晃动产生的动水压力对渡槽槽身应力有显著的影响,在渡槽抗震设计中应给予足够重视。 展开更多
关键词 渡槽结构 任意拉格朗日-欧拉(ALE) 流固耦合 动力性能
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大型渡槽动力设计方法研究 被引量:12
19
作者 吴轶 莫海鸿 杨春 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期778-782,共5页
根据大型渡槽结构的特点,在缺乏适用的抗震分析模型前提下,提出支撑-渡槽-水伪三维流固耦合动力分析方法。模型基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论,整体结构分析采用Newmark方法进行动力时程分析,分析中考虑渡槽结构整体受力性能,... 根据大型渡槽结构的特点,在缺乏适用的抗震分析模型前提下,提出支撑-渡槽-水伪三维流固耦合动力分析方法。模型基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论,整体结构分析采用Newmark方法进行动力时程分析,分析中考虑渡槽结构整体受力性能,包括下部支撑结构、地基等多种因素的影响作用;渡槽-水耦合体子结构分析采用任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)有限元方法进行动力分析,考虑渡槽-水的耦合相互作用,模拟渡槽中水体的大幅晃动作用,相应得出渡槽中动力压力值及其分布。以某排架支撑矩形渡槽为例,采用本文提出的伪三维模型进行地震时程分析,计算结果与三维模型计算结果吻合良好。本文提出的伪三维动力分析方法计算效率高,满足渡槽结构抗震设计要求,便于工程应用,是大型渡槽结构动力分析研究和抗震设计的实用静、动力分析方法。 展开更多
关键词 渡槽结构 伪三维 任意拉格朗日-欧拉(ALE) 流固耦合 地震响应
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平板流固耦合振动的数值分析 被引量:13
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作者 胡世良 鲁传敬 何友声 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1487-1493,1502,共8页
采用了一种基于紧耦合的流固耦合算法,对流场与柔性平板之间的耦合运动进行了数值模拟.流场部分通过有限体积法求解任意拉格朗日-欧拉描述下的不可压缩N-S方程,而结构则由有限元法离散求解拉格朗日坐标下的弹性动力学方程.在一个时间步... 采用了一种基于紧耦合的流固耦合算法,对流场与柔性平板之间的耦合运动进行了数值模拟.流场部分通过有限体积法求解任意拉格朗日-欧拉描述下的不可压缩N-S方程,而结构则由有限元法离散求解拉格朗日坐标下的弹性动力学方程.在一个时间步内,流场与结构计算区域的交界面上进行多次的数据传递和插值,以保证满足耦合面边界条件.计算了在静止流场中弹性板的自由振动和方柱后部平板的涡激振动现象,监测了平板的振幅和频率以及水动力载荷.通过与前人结果的比较,验证了所采用的流固耦合算法的可靠性.同时,分析了不同的材料参数对于平板耦合运动的影响.流体黏性越大对平板振动的阻尼作用越明显,而流体密度的增加会加速振动的衰减,并降低振动的频率.对于具有较低固有频率的结构,在耦合运动中的振动幅度和频率也较小. 展开更多
关键词 流固耦合 紧耦合 任意拉格朗日-欧拉描述
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