Особливості дії пилоподібного силового навантаження на динаміку конструкції із рідиною

Анотація

В сумісній нелінійній постановці розглянуто задачу динаміки циліндричного резервуару з рідиною під дією неперіодичного силового навантаження у вигляді пилоподібного імпульсу. Вибір такого типу навантаження обумовлений тим, що при керованому русі конструкції з рідиною для зміни положення чи орієнтації конструкції використовують такого типу імпульси, а не синусоїдальні, які більше притаманні системам з поновлюючою силою. Такі силові імпульси використовуються як періодично, так і одноразово. Вивчається задача про імпульсне збудження поступального руху циліндричного резервуара, частково заповненого рідиною. Моделювання здійснюється на основі нелінійної моделі сумісного руху рідини з вільною поверхнею і резервуара, яка ґрунтується на постановці задачі у вигляді варіаційного принципу Гамільтона-Остроградського, варіаційних методах математичної фізики і методах нелінійної механіки. Розроблена нелінійна модель динаміки сумісного руху конструкції з рідиною пройшла тестування для різних задач про поступальний і кутовий рух системи і якісно відображає основні властивості таких систем в нелінійному діапазоні збурень, наведених в багатьох роботах експериментального спрямування. Виконано порівняння результатів з варіантом збудження руху імпульсом у вигляді одного періоду синусоїди. Проаналізовано зміну в часі збурення вільної поверхні рідини і швидкості поступального руху резервуара. При цьому розглянуто випадок, коли маса рідини значно перевершує масу конструкції, що обумовлює значний влив рідинного наповнення на динаміку системи. Показано, що дія пилоподібного імпульсу сили призводить до збурень кінематичних параметрів системи (збурень вільної поверхні рідини на стінках резервуара і швидкості поступального руху конструкції) менших ніж у випадку дії синусоїдального імпульсу. Дано пояснення цього ефекту і відзначено присутність амплітудної і частотної модуляції в законі зміни збурень вільної поверхні рідини.