1.地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,具體步驟包括:
步驟一:建立基于軸對稱諧波單元的二維有限元模型
以儲罐過軸線的剖面為研究對象,利用二維軸對稱諧波單元,賦予罐體、液體及地基三部分材料參數,建立地基-儲罐-液體系統(tǒng)的二維有限元模型;
步驟二:設置邊界條件
(1)在液體表面單元節(jié)點添加重力彈簧;(2)液體單元與罐壁單元之間進行徑向自由度耦合,液體單元與罐底板單元進行豎向自由度耦合;(3)地基底部節(jié)點全部固定約束;
步驟三:進行模態(tài)分析,得到模態(tài)分析結果
(1)指定縮減模態(tài)提取方法并進行擴展;
(2)設置重力加速度,施加方向為豎向Y向;
(3)定義儲液單元上節(jié)點的主自由度;
(4)指定諧波加載項;
(5)求解基本方程,得到地基-儲罐-液體系統(tǒng)的各階固有頻率。
2.根據權利要求1所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,步驟一中,利用ANSYS軟件中的諧波軸對稱單元,PLANE25軸對稱諧波結構實體單元模擬地基,SHELL61軸對稱諧波結構殼體單元模擬罐體,FLUID81軸對稱諧波容器流體單元模擬儲液,并根據儲罐工程設計尺寸及材料參數,建立地基-立式圓柱形儲罐-液體系統(tǒng)的二維有限元模型。
3.根據權利要求1或2所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,建模時液體單元表面的節(jié)點在Y=0處,并保證所有液體單元不出現正的Y向坐標。
4.根據權利要求1或2所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,建模時罐體和液體接觸同一坐標位置處,罐體單元節(jié)點和液體單元節(jié)點采用不同的節(jié)點號。
5.根據權利要求1或2所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,模態(tài)分析將忽略任何非線性特性,不考慮罐體與地基之間的非線性接觸關系,罐底和地基之間采取共用節(jié)點方式建模。
6.根據權利要求1所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,步驟三在ANSYS軟件中進行如下設置:
(1)指定縮減模態(tài)提取方法,即MODOPT,REDUC,并進行擴展;
(2)設置重力加速度為9.81m/s2,施加方向為豎向Y向:ACEL,0,9.81;
(3)定義儲液單元上節(jié)點的主自由度,即液體表面單元的節(jié)點定義豎直Y向的主自由度,其他區(qū)域單元的節(jié)點定義水平X向的主自由度;
(4)指定諧波加載項:MODE,1,1。
7.根據權利要求1所述的地基-儲罐-液體耦合模態(tài)的數值簡化計算方法,其特征在于,步驟三(5)為無阻尼模態(tài)分析,求解的基本方程為:
式(1)中,[K]是系統(tǒng)的剛度矩陣,[M]是系統(tǒng)的質量矩陣,是第i階模態(tài)的振型向量,ωi是第i階模態(tài)的固有頻率,是特征值。