構造物と液体スロッシングの非線形連成振動に関する研究

结构非线性耦合振动与液体晃动研究

基本信息

批准号：
04650221
负责人：
池田隆
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、制振の目的で長方形水槽が取り付けられた構造物が容器の水平方向に正弦外力を受ける場合,スロッシングにより容器壁に作用する流体力の非線形性を考慮して,構造物と水面の正弦波応答,および制振器としての効果について理論的,実験的に調べた.実験では,片持ち梁の先端に質量を取り付けた系を構造物とし,その先端に長方形水槽を取り付けた実験装置を製作した.構造物の加振には,正弦波発生器(現有設備)からパワーアンプ(B&K,2706型)を介して加振器(B&K,4809型)を使用した.構造物の変位は,レーザー式変化センサ(キーエンス,LX2‐03,LX2‐60)により測定した.また,波形の記録装置として,オムニライト(日本電気三栄,8M37)を用いた.以下に,主な成果をまとめる.(1)構造物とスロッシングの非線形連成振動に関する理論解析と基礎となるモード方程式が得られた.(2)そのモード方程式の数値シミュレーションより発生振動数成分を調べ,その結果を用いて調和振動に対する定常解を求め,その安定性の解析を行い,共振曲線を示した.その共振曲線は,数値シミュレーションとよく一致する.(3)長方形水槽は,構造物とスロッシングの同調点における構造物の振幅を十分に小さくする効果をもつ.(4)構造物の共振曲線の形状は水深に依存して変化し,深いときに漸軟形,浅いときに漸硬形となる.(5)正弦外力が比較的大きい場合,同調点付近において,系の2つの固有振動数にほぼ等しい振動数成分が同時に現れる様式をもつ超和差調波振動が発生する.(6)実験により,理論結果と実験結果は定量的にほぼ一致することを確認し,理論解析の妥当性が確かめられた.

在这项研究中，当为了减振而附有矩形水箱的结构受到容器水平方向的正弦外力时，通过考虑以下非线性来计算结构和水面的正弦响应：从理论上和实验上研究了由于晃动而作用在容器壁上的流体力，及其作为减振器的有效性。在实验中，构建了一个实验装置，其中质量块附着在悬臂梁的尖端上。一个矩形水箱连接到结构的尖端。用于结构的激励。使用由正弦波发生器（现有设备）通过功率放大器（B&K，型号 2706）产生的激励器（B&K，型号 4809）。使用激光型变化传感器（Keyence，LX2-03）测量结构的位移，LX2-60）。此外，使用Omni-Lite（NEC Sanei，8M37）作为波形记录装置。主要结果总结如下。（1）结构与晃动的非线性耦合得到了动力学的理论分析和基本模态方程。 (2)通过模态方程的数值模拟研究了产生的频率分量，并利用结果找到简谐振动的稳态解并分析其稳定性。 (3)矩形水箱具有充分降低结构与晃动同步点处结构振幅的效果。 (4) 结构的共振曲线形状随水深而变化，在较深的地方逐渐变软，在较浅的地方逐渐变硬。 (5) 当外部正弦力较大时，在调谐点附近，结构的共振曲线形状会发生变化。系统的两次自然振荡(6)通过实验证实理论与实验结果几乎定量匹配，证实了理论分析的有效性。