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基于ACT的载液卧罐地震响应谱分析

2月前浏览7958

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了响应谱分析技术及其在地震荷载作用下大型结构设计中的应用,特别是在卧罐结构的地震响应分析中。通过模态分析和响应谱分析,得到了卧罐在水平地震加速度响应谱作用下的位移、速度和加速度响应。特别关注了载液卧罐与空罐的分析对比,发现液体对卧罐的响应有显著影响,显示了响应谱分析在结构设计和安全评估中的重要作用。


响应谱分析是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术,主要用途是代替瞬态动力学(时程法),快速得到结构在时程下的峰值响应。该方法快速,简便,缺点是结果保守。因此在地震荷载作用下大型结构的设计中常使用响应谱分析,以保证有足够的安全系数,主要用于地震、风载、海洋波浪、航空航天系统中的发动机推力载荷条件。

问题描述


某载有液体的卧罐如下同所示,计算在水平方向的地震加速度响应谱作用下整个结构的响应情况。

整个卧罐采用同一种材料制造,其参数如下:

弹性模量:E=206GPa

密度:p=7850kg/m³

泊松比:μ=0.3

液体为纯净水,其参数如下:

密度:p=1000kg/m³

水中声速:1500m/s

image.png

                                                                                           卧罐模型

image.png                                                                                            液体模型


分析说明


分析流场如下图所示,加载ACT的声学插件,导入分析所需模型。通过填充、切片等操作,生成液体模型。用from new part将卧罐与液体合成一个整体。

image.png

                                                                               响应谱分析流程

分析过程



模态分析:

首先进行网格划分,在model中,设置网格尺寸,采用hex dominant 方法划分网格,结果如下:

image.png

                                                                                      卧罐有限元模型
image.png

                                                                                      液体有限元模型

在Modal的Analysis Settings中,定义求解阶数为50,频率搜索范围为15~1e8Hz。

image.png

三个支座的地面添加固定约束:

image.png

选中液体模型设置其声学属性:

image.png

选择液体上表面为自由液面:

image.png

在Y轴正方向添加重力加速度为9.81m/s²,同时添加Unsymmetric Mode Extraction For Downstream Spectrum Analysis为后续响应谱分析做准备。

求解得到模态分析结果。

image.png

image.png

响应谱分析:

由于输入的响应谱应用于所有的固定自由度,故设置响应谱类型为单点响应谱:

image.png

施加加速度谱,方向为Y轴方向,数据如下(加速度谱仅作示意):

image.pngimage.png

求解得到响应谱分析结果(位移、速度、加速度)。

image.png

image.png

                                                                                      位移结果

image.png

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                                                                                       速度结果

image.png

image.png

                                                                                加速度结果

对比载液卧罐与空罐的分析结果如下:

最大值

位移(mm)

速度(m/s)

加速度(m/s²)

空载卧罐

 3.2425

1.1325

474.08

液体

 5.0387

0.63

446.87

载液卧罐+液体

 7.9204

2.00

759.03

查看模型属性可以得到卧罐质量为1848kg,液体质量为6521kg,液体对卧罐的影响不可忽视。



ACTWorkbench振动其他耦合核能油气Acoustics风能化机
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首次发布时间:2020-01-16
最近编辑:2月前
钟伟良
硕士 | 工程师 莫失勿忘,逐梦远航。
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5条评论
张志
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2年前
问题提示:Spectrum Analyses doesn't support full damped or unsymmetrical solver for upstream Modal analysis.
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张志
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2年前
老师您好!另外想说一下Insert有FSI spectrum analysis和Local output controls,不知道这两个命令有何用?这谱分析下面的fixed或别的约束都是灰色的,不可加。如果不是这种湿模态的谱分析,好像约束这些都是可以加的。
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张志
签名征集中
2年前
老师您好!再次请教一下关于谱分析。我已添加Unsymmetric Mode Extraction For Downstream Spectrum Analysis,模态分析也完成了。现进入了谱分析,响应谱类型设为单点响应谱,也给了加速度谱,现在谱分析命令仍有个问号,应该是还缺少什么边界条件没有设置吗? 右键Insert命令弹出的都是灰色的,似乎也没有什么可添加的?是哪步漏设置了吗?谢谢老师解答
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张志
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2年前
老师您好!我在用from new part将卧罐与液体合成一个整体后,进入modal分析,里面提示我的液体模型需要定义材料,那这个材料是如何定义?定义一种新材料表,这种材料只给出水的密度就行了吗?应该我不能把它定义成金属材料来分析吧?谢谢老师解答
回复 2条回复
lucky
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4年前
你好,您的act插件怎样下载的,可以分享一份吗?有偿我的QQ946854636
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