Динамические приемы гашения колебаний в системе "конструкция – жидкость со свободной поверхностью"

Abstract

Основываясь на аналитических возможностях нелинейной динамической модели совместного движения конструкций с жидкостью, предложено два приема для решения прикладных проблем динамики конструкций с жидкостью, связанных с гашением колебаний жидкого наполнения конструкции и ее квазитвердого движения. Для реализации высокоточного маневрирования предложен алгоритм управления движением конструкций с жидкостью, основанный на компенсации силового взаимодействия конструкций с жидкостью. На примере задачи о разгоне и торможения движения резервуара показана эффективность такого подхода для построения законов управления движением. Предложенная схема управления фактически представляет собой управление с обратной связью по ускорениям амплитуд возмущения форм колебаний свободной жидкости.

Розглянуто два варіанти зменшення коливань конструкцій з рідиною. Для зменшення коливань несучої конструкції пропонується використовувати алгоритм керування, до якого включено аналітично визначену компенсацію силової взаємодії рідини з конструкцією. В цьому випадку при незначних похибках вдається досягти такого стану, коли рух конструкції відбувається так ніби рідина затверділа. У випадку сейсмічного збурення руху системи запропоновано замість жорсткого закріплення конструкції використовувати для закріплення маятниковий підвіс. Вказано специфіку підбору довжини маятникового підвісу. Показано, що використання маятникового підвісу призводить до суттєвого зменшення силової взаємодії рідини з конструкцією і зменшення амплітуд хвиль на вільній поверхні, особливо для високочастотного збурення. Наведено чисельні приклади, що ілюструють переваги запропонованих прийомів.

Two variants of reduction of oscillations of structures with liquid are considered. The controlling algorithm, which includes analytically determined compensation of force interaction of liquid with structure, is proposed for reduction of oscillations of the carrying structure. In this case with minor errors it is possible to reach the state, when the structure motion occurs as if the liquid becomes solidified. In the case of seismic excitation of the system motion it is suggested to use pendulum suspension of the system instead of its rigid fixation. Specificity of selection of the length of pendulum suspension is discussed. The use of pendulum suspension results in considerable lowering of force interaction of liquid with structure and reduction of waves on a free surface of liquid especially for high-frequency excitation. The adduced numerical examples show advantages of the suggested technique.