结构放深海下其固有频率会改变吗？

iambadman

比如是一个简单的梁结构。

前几天看到一段话写到当一个梁放到深海里面去，加一个固定大小的力，其变形和屈服与在空气里面是一样的（冯元帧）

zsq-w

再具体一点，就一个简支梁来说，给予固定的力，变形和屈服在水中空气中显然一样。（这个是静态响应）

不过频率就是不一样了，这个属于动态响应的问题。试想，梁在水中振动的过程中，会受到水的阻力，所以（固体约束相同的情况下）周期会变大，频率变小。
个人意见，未经证明，呵呵呵。

iambadman

意思是静载的时候受的是静水压，所以不影响。
可是动载荷的时候就不是精水压了？所以是和空气中不一样的吗？

zsq-w

静载，梁上下压力差几乎为0 或者可以忽略。

动载，有点类似阻尼变大，频率变小（个人观点）。

从边界条件的角度来说，静载在水中和在空气中的边界条件是一样的。动载，二者并不一样。空气中动载完全可以忽略空气的存在（一般情况下，超高速的当然需要考虑流固耦合了）；水中动载，水也是边界条件之一吧（水的作用已经不能忽略了）。 不过这个如何通过有限元模拟，我还不会。

tonnyw

4# zsq-w

There is a paper about cylinder vibrating in water. I think there is an analytical solution about this problem.

http://www.cstam.org.cn/lxxb/qikan/Cpaper/zhaiyao.asp?bsid=6231

zsq-w

5# tonnyw
是周叮教授92年大作，就实际情况建立微分方程模型并分析解析解。
该文结论：梁在液体中自振频率降低，液体越深，降低越多。
多谢tonnyw相助。特附上该文。

fjf2006

固有频率与环境有关系吗？
固有频率只与质量刚度有关吧

sh_lin30

固有频率，和结构刚度、质量，还有其边界条件有关

binghelove

5# tonnyw ' V$ w5 ~" Q  o/ k9 D  V8 Z
是周叮教授92年大作，就实际情况建立微分方程模型并分析解析解。, s9 E5 C1 A' f4 V
该文结论：梁在液体中自振频率降低，液体越深，降低越多。
) |9 ]: L3 @/ F* O! M) v多谢tonnyw相助。特附上该文。
放在液体中固有频率应该是不变的
根据结构动力学可知，固有频率只与结构的刚度和质量有关，

lopex

好像频率的变化公式是。

阻尼环境中的频率＝SQRT（1-阻尼比^2）*固有频率。



固有频率是结构特有的属性，不会变的，在水中也不变。
但是其共振频率会变，因为周围介质的阻尼。但阻尼的影响不大，从公式中看得出，除非阻尼很厉害。

lopex

这是个概念问题。

iambadman

谢谢各位，^_^，不管做什么样的结论，都可以进一步理解这个问题。

hjli6

静载，梁上下压力差几乎为0 或者可以忽略。

动载，有点类似阻尼变大，频率变小（个人观点）。

从边界条件的角度来说，静载在水中和在空气中的边界条件是一样的。动载，二者并不一样。空气中动载完全可以忽略空 ...
zsq-w 发表于 2010-1-9 10:04

你的观点是对的，结构件在水中的固有频率会降低的。降多少，跟结构的形状，和边界条件有关，和阻尼无关。
周教授的文章太理论化了，不实用。他算出的数没有实验值对比，他自己都不知是否对。所以他的结论就是有水的话，固有频率会降低，降多少，他不敢说。

他的方法算个螺旋桨试试？还得靠有限元。

ANSYS可以算在水中的固有频率。要流固耦合的。频率降了近1/3，精度如何，要有试验对比。

我已经把命令流贴出来了，大家都是行家，ANSYS的命令很容易懂。看看能不能用ABA做一做

http://forum.simwe.com/thread-914714-1-1.html

iambadman

1，谢谢楼上的解答，ABAQUS好像现在做流固耦合还很弱，比如CEL单元（欧拉单元现在是有的），没有尝试过用他来做频率，也想可以？
2, ABA的下一版据说流体功能会有本质性的改变，因为要收购一个流体软件。
3，楼上的好像是一个水箱里面带水的CASE，水箱里面带水，如果是约束再远一点的话，水可以直接简化为质量点加在水箱上的，这样做的误差应该不大，我记得好像我看过过一个著名的振动手册上有讨论过这个问题。---我自己不是很确认。其实工作中我们有做类似的例题，就是就够的某个部分里面带油（油轨），油的质量大约是30克-40克，多的话80克，刚结构的非油质量在300左右，然后油质量处理成均布的质量点。我自己是不知道这样计算的准确性了，谁让都要做实验，但是实验是真实的模拟，而房真做了很多的简化，然后有做标定来使得仿真逼近实验，并不能确认流体的这样的简化是否是普通适用的。
4，楼上的是水箱带水，这个和整个结构放水里面是不是还有很大的区别。

wild_field

adina也可以算流固耦合的模态，频率，振型等，而且有试验对照，算得还是蛮准的。

iambadman

TO 楼上
就是兴趣，想知道哪些因素有影响，哪些是应该考虑的，是什么机理，该如何做。想知道而已，^_^，工作中不会涉及到这样的领域，不过普通的流固耦合倒是可能喷到，比如油轨中的噪音问题，比如油轨中油对频率的影响问题（汽车振动中共振点很重要的）

bass

这种用abaqus湿模态分析也可以求解

hjli6

14# iambadman
水箱的那个我不敢说准,因为没试验值. 但结构体在水中的频率是很准的,误差能在1HZ,不是用ANSYS, 试验是真机,-----因为共振了.

rock.li

可不可以考虑将之简化为预应力模态分析，毕竟是深海下。

shizhi214

这个帖子很好。看了很多启发呢。
上面有人说固有频率只和质量和刚度有关，我也是这样认识的，所以我一开始也觉得不会变，但是自由振动的频率和振幅会变。因为一旦动起来液体就会表现出粘性和阻尼，从而影响频率和振幅

仔细想了一下，这个认识可能有问题。固有频率只和质量和刚度相关那是因为我们振动力学中在解这个模型的时候根本没有考虑环境介质的问题。包括我们在建立弹性力学模型的时候，在空气中通常都没有考虑环境介质的问题。所以说草率的说固有频率只和质量和刚度相关是有疑点的。

第二就是我觉得这个问题也不是一个预应力问题。预应力问题的实质是载荷影响了结构的刚度和质量分布。如果材料还是线弹性的，结构还是小变形的，从预应力的角度应该是不能得到频率变化这样的结论的。例子就是你在悬臂梁的各个面上加上等值的正压力，只要结构不发生严重变形，他的固有频率不变。

这个问题的实质应该是要在我们传统的振动方程中加入反应环境因素的项。才能解决的。周老师的文章有点复杂。没有看懂他的推导过程

上面是自己的一点愚见，大家轻拍