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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 机械 » 流体机械 » 矩形容器按正弦规律转动，箱体内液体的动力学分析
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luozhongbao

铁虫 (小有名气)

[求助] 矩形容器按正弦规律转动，箱体内液体的动力学分析

我是哈尔滨工业大学机械机器人方向的博士一年级的学生，希望请教大家一个关于箱内液体运动的问题。

我们研究所主要研究液压驱动的并联机器人，这类机器人广泛应用于各种重型实验设备。今年四月，我们研究所得到了船舶工业718研究所的一个项目，为一个45T的油箱做一个两自由度的摇摆台。具体的要求如下：

1  台面尺寸：4m×5m

2  台面上最大有效负载45T

3  负载尺寸：L×B×H=4000 mm×5000 mm×2500 mm

2  自由度：2自由度

4  负载重心距离安装台面以上不超过1m

5  运动参数：

横摇角：±20o                 周期6s    正弦运动规律

纵摇角：±20o                 周期6s   正弦运动规律

复合运动：横/纵摇10度/6s

当时在受力分析的时候，我们仅考虑了油箱在转动过程中，油液流动引起的油箱质心的改变、将油箱当做刚体计算的惯性力、油箱和平台的重力，忽略了油箱中油液的晃动引起的冲击载荷。现在在实际项目的进行过程中，我浏览了一些关于液体晃动的文章，觉得油箱中的液体晃动可能会对整个系统的性能产生很大的影响，但由于自身专业背景和能力有限，未能找到一种简单的方法来对油箱中油液的晃动引起的冲击载荷进行估计，希望得到你的指点。
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1楼 2011-08-16 22:36:07
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luozhongbao

铁虫 (小有名气)
4.我们肯定在20°时，平台的液压缸需要最大的出力，主要精力分析一下平台在最大位移处的受力情况。但是在此时平台的速度是0，相对速度才会引起冲击，所以现在流体的速度可以引起冲击。
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4楼2011-08-17 21:29:36
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luozhongbao

铁虫 (小有名气)
到现在还没有人回复。自己在看书的过程中，好像有点灵感。
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2楼2011-08-17 21:00:24
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luozhongbao

铁虫 (小有名气)
1.油箱中的流体在转动过程中，只有一边的油箱在受力。其原因是，假设将油箱的另一边去掉后的效果与不去掉油箱另一边的效果是一样的，所以我认为只有一边在受力。
2.在静态条件下，或则理解为在平台转动得足够慢的情况下，我认为油箱侧面所受的力便是液体压强所造成的，与其他原因无关。
3.在动态的情况下，主要需要解决的问题是估计流体在油箱中流动的速度，然后根据动量守恒定律可以求出由于动量改变引起的冲击力。
综合以上三点，觉得有点靠谱了。
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3楼2011-08-17 21:07:57
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luozhongbao

铁虫 (小有名气)
5.在用动量定理计算冲击力时，不是所有质量都参与碰撞，只有很少一部分的流体参与了冲击，在计算时需要进行分析。
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5楼2011-08-17 21:31:40
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