板状结构的流致振动与稳定性研究

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板状结构的流固耦合动力问题是在许多领域中经常遇到和急需解决的难题。叠层板状元件是核反应堆中的一种新型堆芯元件,本文主要研究了该元件的流致振动及其稳定性。   在对叠层板状元件的固有振动特性的理论分析中,提出了单梁与多梁对接的力学模型;在研究叠层板状元件湿模态固有频率与振型的理论分析与计算中,采用了以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解的方法;在研究叠层板状元件的稳定性时,采用直接法和变分法对其临界流速和失稳挠曲线进行分析和计算,二者的计算结果吻合较好;在研究叠层板状元件在非线性支承条件下的流致振动与稳定性时,运用稳定性理论分析了平衡点附近定常解的稳定性问题;在研究板状结构的流致振动实验时,采用了动态测试电磁法,分别对单板和叠层板进行了流致振动测试。   通过理论分析、计算和实验,得出如下结论:在干模态下,板状结构的单阶次振型曲线为对称模态,双阶次振型曲线为反对称模态;板状结构的流致振动具有复模态特性,各阶固有频率均随流速的增大而降低;各阶临界流速间距很不均匀,对称模态和反对称模态并不严格按照“交替”规律排列;增加板的厚度、增大阻尼、增大流体的粘性系数、减小板的长度、减小流道高度和减小流体的密度等,均可提高临界流速;电磁法测试振动具有较高的可靠性和精度,对流致振动的测试具有良好的适用性,是一种行之有效的动态测试手段。   本项研究从理论计算和实验等方面找到了一些规律性的结果,为核反应堆堆芯元件的设计和安全分析提供一些有用的方法和数据,同时进一步研究了板状结构的流固耦合动力问题的特性,丰富了流固耦合力学的理论和方法。
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