1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义

箱型柱结构主要运用于预制梁或者柱子，其材料有钢材和预应力钢筋混凝土两种。箱形截面具有良好的抗弯和抗扭特性，箱形截面的顶板和底板是结构提供抗弯能力的主要部位，箱型腹板主要承受结构的弯曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。与同截面的实腹梁相比，自重轻，耗材少，抗弯性好，广泛应用于桥梁建设，在起重机金属结构主梁设计中亦有重要用途。箱型结构的风振影响不可忽视，因风振失稳导致的事故时有发生。在港口作业中，箱梁结构是门市起重机与桥式起重机主梁的典型结构，这些类起重机主梁梁高多数已超过数十 米。如此高大的结构对风载荷非常敏感,，起重机属于关系国计民生的重大装备,不允许出现任何问题。对箱型柱或梁在风场作用的流固耦合特性分析就变的非常重要，分析的结果对工程设计将起到十分重要的参考作用。 2.国内外研究现状

流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用，变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。

国内外对流固耦合问题的研究主要从理论、计算、试验及应用研究这四方面开展。理论上利用经典动力学的高等数学方法通过对实际问题线性简化，然后建立数学模型。利用cfd方法分析流体力学在计算方面是比较普遍，其中ael技术提供了有效的一套途径。试验研究是流固耦合问题中一个十分重要的方法，众所周知风洞实验为气动弹性研究奠基了坚实的基础。其中涉及到非线性问题的实验难度更大。应用研究主要是将已有的成果如计算程序、方法等实用化。比如许多计算流体的如ansys、fluent、cfx等有限元软件，能方便、直观地用于解决工程问题。

剩余内容已隐藏，您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容！

2. 研究的基本内容与方案

1.研究的内容及目的

针对箱型单柱结构，在有限元技术的基础下，结合港口机械、金属结构、机械振动等知识，对其在风场的力学特性进行分析；建立箱型单柱结构的流固耦合仿真模型，对获得的数据采用合适的数学分析方法进行分析，和传统手工计算结果进行对比，改善结构风载荷计算方法。

2.采用的技术方案及措施

采用ansys15.0进行仿真模拟，ansys软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ansys开发，它能与多数cad软件接口，实现数据的共享和交换，如pro/engineer, nastran, alogor, i－deas, autocad等，是现代产品设计中的高级cad工具之一。

软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

3. 研究计划与安排

1、1周 外文资料翻译，专业文献资料检索；

2、2~3周 书写开题报告并开题。阅读相关参考文献的基础上撰写开题报告；

3、4~7周 确定研究分析的方案；

4. 参考文献（12篇以上）

1.于猛，钱若军.一种流体-结构耦合计算问题的网格数据交换方法.工业建筑2008

2.董达善，俞浩.典型起重机双箱梁结构的cfd风载研究.《中国工程机械学报》 2009年01期