中微子實(shí)驗(yàn)中心探測器主體結(jié)構(gòu)考慮流固耦合的抗震分析.pdf

1、作為構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元之一，中微子極難探測，人們對其了解極少。為進(jìn)一步推進(jìn)對中微子的研究，完善人類對物質(zhì)世界的認(rèn)知，中國科學(xué)院高能物理研究所在大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了江門中微子實(shí)驗(yàn)方案。該實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)徑為35m的有機(jī)玻璃球作為中微子探測器，外部以肋環(huán)形球面網(wǎng)殼支撐，探測器主體放置于埋深約700m的地下水池中。
　　該項(xiàng)復(fù)雜工程具有重大科研意義與價值，設(shè)計(jì)者必須保證其在地震作用下的可靠性。針對該工程抗震分析，本文首先提出了需

2、要研究的三個主要問題，然后分別介紹了有關(guān)問題的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究內(nèi)容和思路。
　　由于結(jié)構(gòu)深埋地下，所在位置的地震動與地表有所不同。本文首先確定了地表地震動設(shè)計(jì)參數(shù)，基于波動理論得到場地基巖深部入射地震動參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)合成了人工地震波時程;隨后采用場地地震波數(shù)值模擬的手段，建立場地局部區(qū)域地質(zhì)模型，將基巖深部地震動正演至結(jié)構(gòu)基底，得到了各超越概率水平下考慮局部場地地質(zhì)條件的基底輸入地震動時程。
　　主

3、體結(jié)構(gòu)由不銹鋼與有機(jī)玻璃兩種材料組成，其阻尼的取值需反映兩種不同材料的耗能作用。本文基于振型應(yīng)變能法，提出利用最小二乘法和加權(quán)最小二乘法求解混合結(jié)構(gòu)Rayleigh阻尼參數(shù)的方法，并以探測器結(jié)構(gòu)為例對不同方法的計(jì)算精度進(jìn)行對比，證明加權(quán)最小二乘法具有良好的計(jì)算精度，同時確定了探測器主體結(jié)構(gòu)的Rayleigh阻尼參數(shù)。
　　結(jié)構(gòu)整體放置于純水中，且有機(jī)玻璃球內(nèi)部灌裝液體閃爍劑，地震作用下流體對結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。本文對流體動力學(xué)的計(jì)

4、算方法和理論進(jìn)行簡要分析，根據(jù)工程所處環(huán)境確定邊界條件;對比了考慮流體粘性與不考慮流體粘性的流固耦合動力分析方法，并利用簡化計(jì)算模型分析了流體粘性對與結(jié)構(gòu)的影響;最后分析了考慮流體影響的結(jié)構(gòu)動力特性計(jì)算方法，并通過算例進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后依據(jù)以上研究成果，建立了中心探測器主體結(jié)構(gòu)的流固耦合分析模型，分析了流體對結(jié)構(gòu)動力特性的影響;在靜力分析的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震下考慮流固耦合作用的結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析，總結(jié)了結(jié)構(gòu)對于動力荷載的