储液罐子结构拟动力试验方法研究.pdf

《储液罐子结构拟动力试验方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、单明康等：储液罐子结构拟动力试验方法研究储液罐子结构拟动力试验方法研究单明康，王向英，张文福(1．东北石油大学土木建筑工程学院．黑龙江大庆163318；2．黑龙江省防灾减灾及防护工程重点实验室，黑龙江大庆163318)【摘要】针对储液罐抗震研究中主要采用有限元软件模拟和缩尺模型的振动台试验方法的现状，提出基于有限元软件的储液罐子结构拟动力试验方法，将子结构技术应用于储液罐抗震的研究，采用有限元和试验方法相结合分析储液罐震动反应，拟动力试验的数值积分部分用有限元模拟代替，以解决具有分布质量罐体的动力计算以及流固耦合分析问题。

2、介绍了该试验方法的基本原理与过程、试验系统、边界条件模拟等问题，为储液罐抗震研究提供了新的可选试验方法。【关键词】拟动力试验；有限元；子结构；储液罐【中图分类号】TU392【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)05—0089—02由于地震的直接破坏作用及其产生的次生灾害，动器和相关的试验装置的需求量。对储液罐抗震的研究，主要有震害调查、理论分析、实2储液罐子结构拟动力试验方法验研究和工程应用等方面的工作⋯。储液罐在地震2．1储液罐子结构的划分方法作用下的模拟，往往采用理论分析、有限元模拟分析参照储液罐现

3、存并广泛应用的Haroun—Housner模以及地震模拟震动台试验等。有限元软件分析储液型，将储液罐简化为2质点一弹簧结构，根据子结构试罐抗震，存在模型理想化误差、离散化误差、人为误差验一般划分方法，把锚固于地面的刚性脉冲质量视为以及数值化误差等。工程结构模型试验的理论是试验子结构，对流质量部分作为数值子结构部分。图以相似原理和量纲分析为基础的，遵循相似准则。1为Haroun和Housner的刚性储液罐简化模型，图2对储液罐的缩尺模型进行震动台试验，与结构的真实为储液罐子结构划分原理图。一般储液罐的罐壁很反应相比会存在较大

4、误差。薄，罐内液体假设为无漩、无粘、不可压缩的理想流拟动力试验一般假定结构为离散的多自由度体。考虑罐内液体与罐的相互作用和液体晃动的影系统，是基于结构动力方程的数值计算过程。“离散响，即把液体质量分为脉冲质量和对流质量两部分，化”的假设决定了它不能直接应用于储液罐这种分布将Haroun和Housner模型简化为图2所示2自由度模质量、固液耦合装置的抗震研究。拟动力试验方法只型。图2中，ME、KE、CE分别是试验子结构的质量、刚是缓慢地再现地震时的结构反应，严格说它仍是一种度、阻尼，MN、KN、CN分别是数值子结构的质量、刚

5、静力试验，只有在可以忽略材料应变速率影响的条件度、阻尼，ME=mi为脉冲质量，MN=眦为对流质量。下，才能获得较好的试验结果。本方法将子结构技术应用于储液罐的抗震研究，其主要思路是把有限元软件和拟动力试验相结合来分析储液罐在地震作用下的反应，其中传统拟动力试验的数值积分部分由有限元软件模拟代替。1子结构拟动力实验方法概述、子结构拟动力试验方法采用先进的试验手段研究结构的震动特性。该方法将大型复杂结构分为两部分：试验子结构(容易破坏的非线性部分)，计算子图1Haroun和Housner模型结构(由计算机模拟的线弹性部分)。此

6、方法既解决2．2采用的数值积分方法了难以确定的非线性恢复力特性问题，减小了试验规结构动力学中的中心差分法是基于用有限差分模，试验设备方面要求也进行了降低。子结构技术应用解决两方面问题：一是对试件的尺寸和规模要求，代替位移对时间的求导。如果采用等时间步长△(f】不再进行很小比例的缩尺，降低了费用；另一方面，对=At(At为常数)，用“表示位移，结构动力方程为：于大型复杂结构进行拟动力试验，减少了电液伺服作m越+c+ku=R(1)低温建筑技术2014年第5期(总第191期)(3)将R、u代人式(7)求解+。。(4)根据式(5)

7、、(6)计算速度五和加速度豇⋯。(5)判断i是否大于数值积分的步长／7,。若i>n，则此计算循环结束；若≤n，则令i=i+1，计算出第i+1步位移，并将计算结果以命令传给作动器实现该位移。图2子结构划分示意图(6)输入下一时刻地震记录，重复步骤(2)、(3)。储液罐子结构拟动力实验控制装置如图3中心差分法需要假定结构的速度和加速度：所示。五：—(2)豇——广(3)代入动力方程整理可得：。=(m+lcza。(÷c△f—m)Ⅱ+“(2m一f)Ⅱ](4)中央差分法为显式数值积分算法，但在子结构振动台试验中，不光要位移的加载，还需

8、要速度和加速图3储液罐子结构实验加载控制装置图度的加载，而速度和加速度的中央差分法计算为隐式3结语的。因此，对中央差分法的速度和加速度公式进行如为降低储液罐模型的尺寸，解决了实验室对大型下修正：储液罐试验的限制，将子结构技术引人到储液罐研究令(5)领域。根据储液罐的受力简化模型，对储液罐进行了子结构的划