结构应力对飞机壁板冲击损伤影响的仿真分析

为了明确飞机壁板中存在的结构应力对于冲击损伤的影响,基于ANSYS/LS-DYNA隐式-显式连续求解方法,建立了预加载荷飞机壁板受射弹冲击的动力有限元模型,对存在结构应力的壁板受冲击的损伤响应进行了计算分析,分别比较了壁板在受周向拉伸载荷、压缩载荷和无载荷三种应力条件下以及在不同水平应力条件下受到射弹高速冲击和极限速度冲击的响应情况,结果表明:压缩应力对促进结构的屈曲变形、拉伸应力对增大冲击损伤的孔径和程度影响明显。     

飞机薄壁构件铆接干涉配合的数值模拟

为提高飞机铆接工艺试验的预见性,建立飞机薄壁构件铆接干涉配合的数值模拟模型。该模型应用有限元软件ANSYS LS-DYNA,数值模拟单个铆钉在铆接干涉配合中的动态过程,分析在不同外伸量的工艺参数下与所形成的干涉量的关系以及相对应的铆接疲劳寿命。仿真结果表明：在满足相同的墩头尺寸和外观要求下,外伸量为1.1D～1.2D之间时铆接的干涉量均匀分布且铆接的质量最高,疲劳寿命增益最大。     

飞机整体结构件加工变形的初始残余应力-初始几何误差耦合影响与控制

随着高速铣削中材料的去除,毛坯初始残余应力的释放必将引起飞机整体结构件的加工变形.分析具有初始几何误差的毛坯初始残余应力释放造成的加工变形是控制加工质量的核心,对于实现加工过程的精密化至关重要.建立加工变形的力学模型及其相应的有限元方法,揭示毛坯初始几何误差对零件变形的影响规律.以最小变形为目标建立加工位置的优化模型,...     

热环境下复合材料壁板的非线性颤振特性分析

复合材料因其优异的性能已被广泛应用于飞行器的结构中。在高超声速飞行时,由于非定常气动载荷和热效应的共同作用,飞行器复合材料壁板会出现屈曲及非线性颤振现象。本文基于均匀温度场建立了考虑热效应的复合材料薄壁结构的非线性有限元模型,结合气动-结构二阶松耦合算法,针对复合材料壁板在Ma_∞=5时的非线性气动弹性响应进行分析,探讨了复合材料铺层方向、温度载荷等对壁板颤振特性的影响。结果表明,壁板响应受到温度载荷、铺层方向及来流动压等多方面的影响。斜交壁板的颤振动压高于正交壁板颤振动压(增量大于55%);随着温度载荷的增大,壁板颤振动压会下降,最大降幅约为动压的80%。当出现热屈曲时,颤振动压又会缓慢增大;当温度超过结构的临界屈曲温度时,壁板在亚临界条件下会出现多个屈曲位置,随着动压的变化而发生转变。     

基于CFD 理论的战略大飞机的气动特性数值模拟

为对概念设计战略大飞机且加装预警雷达天线的气动特性进行对比,采用CATIA软件,设计一种战略大飞机的3D几何模型.基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,空气流场的湍流模型采用标准的k-ε方程,流体力学控制理论则采用3维N-S方程.经Fluent软件数值模拟,得出战略大飞机的压力系数云图、速度等值面图和升阻特性,并计算在平飞时飞机的质量和需用推力.结果表明,该研究能对大飞机总体设计提供参考依据和技术支撑.     

射弹冲击引爆带壳炸药数值模拟

利用非线性有限元程序LS-DYNA对射弹冲击引爆带壳炸药作用过程进行了数值模拟,得出了不同材料、长径比射弹冲击引爆不同厚度壳体炸药的临界闽值速度.结果表明相同质量射弹、射弹长径比将影响带壳炸药的引爆阈值速度.在选择射弹冲击引爆带壳炸药时,射弹直径是重点考虑的因素.射弹材料对冲击引爆阈值速度影响较为明显,在选择射弹材料时应采用高密度、高性能的材料.     

复合结构喷管温度场及应力场数值模拟

为了保证喷管在高温燃气中的结构安全,必须对喷管的温度分布及热结构进行准确的预估.为此,建立了复合结构喷管的轴对称有限元模型,采用CFD流体计算软件和ANSYS热分析及结构分析模块,对喷管的温度场及应力场进行了数值模拟,实现了热-结构耦合计算.计算结果表明,喷管内壁的对流换热系数在喉部达到最大;温度的峰值出现在扩张段下游到喉部,在同种材料内温度连续变化;在不同材料交界面处温度和应力出现明显的梯度变化,并形成应力集中.所得结论可为喷管结构设计、安全评估提供技术支持.     

燃料抛撒的初始速率与结构动态响应数值模拟

为研究扇形结构燃料抛撒特性,利用LS-DYNA程序,对中心抛撒药驱动燃料抛撒和壳体破坏过程进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。得到了燃料抛撒速率随时间变化的规律,以及抛撒药类型及其位置、刻槽间距与深度对燃料最大速率和结构响应的影响。结果表明:燃料最大速率值出现在180°方向;而0°方向最早出现最大速率。与RDX相比,高爆速、高爆压的中心抛撒药HMX导致壳体破坏程度的加剧和燃料的最大抛撒速率平均下降18%。对于抛撒药的中心位置,过于偏离横截面形心的设置方式将引起燃料抛撒速率的降低和壳体的横向断裂。当刻槽间距为40 mm、刻槽深度为2 mm时,模拟结果显示壳体应力集中现象较少,且燃料在180°方向的最大抛撒速率为283 m·s-1。     

智能结构在作战飞机上的应用

介绍了智能结构的种类和智能结构在作战飞机上的应用,预测了智能结构的应用价值和应用领域。     

飞机用三维复合材料结构的研究

为减轻飞行器的质量, 利用复合材料取代部分金属已取得很大成绩.为扩大复合材料利用率, 在现用层压材料的基础上提出了开发利用三维复合材料的方案.介绍了三维复合材料的研究、设计、制造和试验及其结果等.     

钨合金帽型试样的绝热剪切带数值模拟研究

利用帽型试样在 Hopkinson 压杆上测试锻造退火态钨合金的动态应力-应变关系,通过计算拟合钨合金材料Johnson-Cook 本构关系中的5个待定参量,建立帽型试样的有限元模型。采用两种不同的网格划分,在剪切区域内采用细密的网格,并逐渐过渡到粗糙网格。利用有限元分析软件 LS-DYNA 模拟钨合金帽型试样在冲击载荷下绝热剪切带的形成过程,与试验观察结果一致,对于理论分析和试验具有一定的参考和指导作用。     

弹丸对加筋板穿甲的数值模拟研究

根据舰船上加筋板壳结构在强冲击载荷作用下的变形以及破坏过程,结合加筋板受弹丸穿甲的实验研究,采用数值模拟方式,对加筋板受到弹丸攻击时,靶板破坏模式、弹丸过靶姿态以及靶板抗穿透能力等进行了研究。结果表明,筋板的存在,使得靶板强度和刚度都得到了较大提高,靶板整体结构性能以及破坏模式发生了较大变化,"一""T""十"字加筋使弹丸极限穿靶速度的提高量随筋板和弹丸的不同在35%～80%之间变化,弹丸的最大偏转角达到了35°～40°。     

均质靶板和加筋靶板抗弹性能的数值模拟研究

以舰船结构为目标,运用 ANSYS ／LS-DYNA,用截卵形弹丸对均质靶板和加筋靶板侵彻进行数值模拟研究,分析靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸的变形情况以及弹道的偏转,结果表明数值模拟是可行的,并建立卵形弹丸模型采用上述的 J-C 模型对与上述同样的均质靶板和加筋靶板进行穿甲进行数值模拟,研究靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸变形以及弹道偏转情况,并运用理论计算公式计算弹丸的剩余速度与之相比较,证明卵形弹丸的数值模拟是正确的。     

穿爆弹体尺寸效应的数值分析

通过测量35CrMnSi弹钢的静态拉伸性能,获得了材料从2.5mm到28mm不同直径试样的屈服强度,然后采用动力有限元计算的方法计算了直径比在10∶1以上弹丸侵彻钢装甲时的侵彻性能.结果发现,有尺寸效应后,弹体与靶板相互作用时不符合几何相似性.     

水下爆炸对双壳体结构破坏的数值研究

针对水下爆炸试验困难的问题,利用有限元方法对双层板壳结构在水下接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟,得出了爆炸载荷情况下双层板壳结构的破口形状,位移、应力和压力随时间变化曲线等数值模拟结果,对比了相同爆炸载荷下不同板壳结构的响应,为提高舰船和潜艇整体防护能力以及鱼雷战斗部的设计提供了参考依据。     

双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。     

侵彻过程弹体和靶中应力应变率分布的数值计算

采用动力有限元计算了穿甲弹侵彻装甲时,应力、应变率在弹和弹前端装甲中的分布.结果发现,当穿甲弹以1?400m/s左右的初速侵彻装甲时,在侵彻过程中,弹前端装甲中的应变率最高可达到105/s,但是分布范围很窄,不超过3mm,在此之后的较大范围内, 应变率都是103/s;弹和靶中的应力分布规律与应变率在靶中的分布规律相同.     

基于有限元分析法的发射器座钣承载力分析

文中采用有限单元法,运用ANSYS软件对某发射器座钣三维空间板壳结构进行了整体三维建模,同时运用弹性力学有限元法对座钣建立的有限元模型进行模态分析和瞬态动力学分析．以给出整个座钣的前几阶固有特性、结构应力和变形分布规律以及座钣关键部位的动应力变化历程,对合理布置筋板和减轻座钣重量进一步优化座钣结构提供了理论依据。     

相同强塑积薄钢板抗弹性能和破坏形式的研究

对抗拉强度在1 000～2 300 MPa范围内的3种相同强塑积薄钢板进行抗弹性能试验,观察弹击后弹坑的宏观形貌和金属流线变化,测量弹坑周边硬度,结合钢板的强度和塑性讨论钢板破坏形式对抗弹性能的影响。试验结果表明:由于塑性变形可以有效吸收弹丸的动能,钢板以塑性变形较大的盘形穿孔破坏时,相同强塑积钢板抗弹性能差异较小,强度和塑性共同影响钢板的抗弹性能;而钢板以塑性变形较小的冲塞破坏时,塑性的影响弱化,相同强塑积钢板中较高强度钢板的抗弹性能明显高于较低强度钢板。2 300 MPa钢板在弹丸未穿透时发生破碎,这与其塑性较低有直接的关系。     

某型铝合金抗弹效应数值仿真研究

高强度铝合金材料由于其独特的防护性能,已作为结构材料应用于轻型装甲车辆。在实验研究的基础上,利用有限元方法模拟分析了弹头侵彻靶板的物理过程。通过选择合适的材料模型和算法,直观地演示了整个穿甲过程中各参量的变化,较好地实现了某型铝合金抗弹效应的三维数值模拟。实验与仿真结果表明：两者在侵彻过程中的宏观物理图像及力学特征上相当接近。这种铝合金材料能有效地抗枪弹等动能弹的打击。