流固耦合模态分析及动力学响应

trychiyujian

大家好！本人的课题是充液储罐的地震响应分析，由于课题组的传承不是很好，好多东西都是自己来搞，近来上论坛发现这发面的东西实在太少，本人决定在此贴与大家一起研究流固耦合模态分析及动力学响应问题，我也是刚接触ansys，资料也很少，做的东西，都不知道对错，对流固耦合有兴趣和关注的大侠，兄弟，姐妹们，请多帮忙啊。希望此帖对大家都有帮助。
       首先，分析储罐的模态分析。（空罐、纯液体的模态分析和流固耦合的模态分析）；再次，分析充液罐在地震载荷下的动力学相应问题
现在课题刚开始，先从模态分析入手。
第一种情况：空罐模态分析。
       罐：容积100000立方米，直径40m，高度21.8m,厚度按底层32mm算。暂不考虑浮顶和加强圈。罐壁采用shell63，弹性模量200GN/m2，泊松比0.3，密度7850。锚固罐采用底部节点全约束，非锚固罐限制地面高度方向z和rotx,roty的自由度。下面是非锚固罐的模态分析命令流：（希望大家提意见啊）
fini
/clear
!设置
/units,si                                 
*set,guanhou,0.032 !壁厚按最底层计算
*set,r,40          !罐的内径
*set,guan_h,21.8   !罐高
*set,fen1,16       !线的划分数1
*set,fen2,5        !线的划分数2
/filn,zizhenfenxi,1
/titl,kongguan
/prep7
et,1,shell63
mp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7.85e3
r,1,guanhou
!建模
k,1,
k,2,,,30
k,3,r+0.5*guanhou
k,4,r+0.5*guanhou,,guan_h
l,1,3
l,3,4
arota,1,2,,,,,1,2
!网格化分
type,1
real,1
mat,1
lesize,10,,,fen1
lesize,4,,,fen2
lesize,12,,,fen1
lesize,14,,,fen1
lesize,16,,,fen1
lesize,6,,,fen2
lesize,8,,,fen2
mshkey,1
mshape,0,2D
amesh,2,8,2
lesize,1,,,fen1
lesize,3,,,fen1
lesize,5,,,fen1
lesize,7,,,fen1
mshkey,1
mshape,0,2D
amesh,1,7,2
!设置约束，非锚固罐限制地面高度方向z和rotx,roty的自由度
alls
asel,s,loc,z,0
allsel,below,area
nsla,s,1
d,all,uz
d,all,rotx,roty
fini
/solu
antype,2
modopt,subsp,10   ! 子空间法
mxpand,10,,,1     
lumpm,on          !对薄膜结构采用集中质量矩阵效果好
alls
solv
save
fini

trychiyujian

前4阶频率如下：
   SET   TIME/FREQ    LOAD STEP   SUBSTEP  CUMULATIVE
     1 0.49122E-04         1         1         1
     2 0.19740E-02         1         2         2
     3  1.4723             1         3         3
     4  1.4723             1         4         4

问题：
1、用63 单元建模时，需不需要吧厚度的一般考虑进去？还是采用下面的方式？
k,1,
k,2,,,30
k,3,r（省‘+0.5*guanhou’)
k,4,r(省‘+0.5*guanhou’),,guan_h
l,1,3
l,3,4
arota,1,2,,,,,1,2

2、算出来的频率前两阶这么小，是因为罐发生刚体位移了吗？希望大侠们指点啊，多谢了

trychiyujian

还有，就是为什么第三、四阶频率是一样的呢？

trychiyujian

上面的命令流有很大的错修改后如下：（上次没有转换节点坐标系！）
fini
/clear

/units,si                                 
*set,guanhou,0.032 !壁厚按最底层计算
*set,r,40 !罐的内径
*set,ye_h,20.2 !充液高度
*set,guan_h,21.8!罐高
*set,fen1,16    !线的划分
*set,fen2,5      !线的划分
*set,fen3,1      !线的划分

/filn,zizhenfenxi,1
/titl,ouhe

/prep7
et,1,shell63
mp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7.85e3
r,1,guanhou,guanhou,guanhou,guanhou

et,2,80
mp,ex,2,3e10
mp,dens,2,880
mp,visc,2,0.0024


k,1,
k,2,,,ye_h
k,3,,,guan_h
k,4,r
k,5,r,,ye_h
l,1,4
l,4,5
l,2,3

arota,1,2,,,,,1,2
adrag,11,13,15,17,,,3

type,1
real,1
mat,1
lesize,10,,,fen1
lesize,12,,,fen1
lesize,14,,,fen1
lesize,16,,,fen1

lesize,5,,,fen2
lesize,7,,,fen2
lesize,9,,,fen2

lesize,1,,,fen1
lesize,6,,,fen1
lesize,8,,,fen1

lesize,19,,,fen3
lesize,20,,,fen3
lesize,22,,,fen3

mshkey,1
mshape,0,2D
amesh,all

cyl4,,,40,,,,ye_h

wpro,,90
vsbw,1
wpro,,,90
vsbw,2
vsbw,3
wpstyl,defa

type,2
mat,2
lesi,30,,,fen1
lesi,31,,,fen1
lesi,32,,,fen1

lesi,46,,,fen2
lesi,35,,,fen2
lesi,34,,,fen2

lesi,40,,,fen1
lesi,41,,,fen1
lesi,45,,,fen1

mshkey,1
mshape,0,3D
vmesh,all

csys,1
nrota,all

fini
/solu
antype,2
modopt,reduc,4
mxpand,4,,,1

alls,below,volu
nsel,r,loc,z,ye_h
m,all,uz

alls
nsel,s,loc,z,0
nsel,r,loc,x,0,39
cp,1,uz,all

alls
nsel,s,loc,x,r
nsel,r,loc,z,1,ye_h         
cp,2,ux,all

acel,,,9.8
alls
solv
save
fini

不一定对，还请高手们、版主提意见啊

trychiyujian

液体的晃动模态命令流如下：
fini
/clear

/units,si                                 
*set,guanhou,0.032 !壁厚按最底层计算
*set,r,40 !罐的内径
*set,ye_h,20.2 !充液高度
*set,guan_h,21.8!罐高
*set,fen1,16
*set,fen2,5

/filn,zizhenfenxi,1
/titl,yetizizhen

/prep7

et,1,80
mp,ex,1,3e10
mp,dens,1,880
mp,visc,1,0.0024

cyl4,,,r,,,,ye_h
wpro,,90
vsbw,1
wpro,,,90
vsbw,2
vsbw,3
wpstyl,defa

type,1
mat,1
lesi,9,,,fen2
lesi,10,,,fen2
lesi,5,,,fen1
lesi,6,,,fen1
lesi,7,,,fen1
lesi,8,,,fen1
lesi,15,,,fen1
lesi,12,,,fen1

mshkey,1
mshape,0,3D
vmesh,all

csys,1
nrota,all

fini
/solu
antype,2
modopt,reduc,10
mxpand,10,,,0


alls
nsel,s,loc,z,ye_h
m,all,uz

alls
nsel,s,loc,x,r
m,all,ux

alls
nsel,s,loc,z,0
d,all,uz

alls
nsel,s,loc,x,r
d,all,ux,0

acel,,,9.8
alls
solv
save
fini

trychiyujian

上面的空罐、液体的晃动模态计算的数值与文献总有出入，不知哪位大侠能为小弟指出来啊？

trychiyujian

文献中，液体的晃动模态，前三阶分别为：0.12866，0.12930，0.14080，
而我计算的数值为 （前三阶）：  0.90528E-01 ， 0.90528E-01，   0.12834            
大家有做过这方面的吗？一起交流啊

16443

两种结果的值比较接近了，将网格细化一下在看能否更接近

trychiyujian

网格细化后分5份的变成8份，16变成20，可结果变化很小
  SET   TIME/FREQ    LOAD STEP   SUBSTEP  CUMULATIVE
     1 0.90643E-01         1         1         1
     2 0.90643E-01         1         2         2
     3 0.12875             1         3         3

16443

那就看文献中和你使用的软件，已经材料参数的选取。

trychiyujian

材料为油。罐内储液为原油 , 密度 880kg/ m3, 粘度 010024Ns/ m , 体积模量 3 ×10e10N/m2
，这体积模量我是当成ex的，对80单元没有体积模量这个东西啊，不知道是不是这方面的问题？

trychiyujian

哎，连个说话的都没有

trychiyujian

液体晃动模态的问题没有解决啊，哎……一人之力太有限，先跳过去，做耦合模态，问题更多，不知道耦合节点中的主节点是怎么定义的？问了好多人，始终没能解决啊，，先放放……过段时间再说吧

azureps

我在做充液管道动力分析，相近，多多向你学习！呵呵

trychiyujian

哎，论坛上太不积极，没劲啊