民机风挡结构抗鸟撞仿真及设计探析

针对龙骨破坏原因进行分析并参考波音飞机风挡结构构型,用螺栓连接悬挂结构替代原风挡夹持结构并分析新构型的风挡结构.计算结果表明:风挡玻璃采用螺栓连接悬挂于龙骨结构上的安装构型能有有效提升风挡结构的抗鸟撞特性.     

民机风挡结构抗鸟撞仿真分析与设计

针对某民机风挡结构鸟撞试验,采用LS-DYNA有限元软件再现了风挡结构的鸟撞动响应结果,计算所得结构破坏区域与破坏形式及试验结果吻合.分析认为导致龙骨破坏的原因是夹持玻璃的龙骨整体刚度不够,而局部刚度又相对过强.为此参考波音飞机风挡结构构型,提出将原风挡夹持结构改为螺栓连接悬挂结构,并对新构型的风挡结构进行了动响应分析.计算结果表明:风挡玻璃采用螺栓连接悬挂于龙骨结构上的安装构型能有效提高风挡结构的抗鸟撞特性.     

基于ANSYS/LS-DYNA的飞机机翼前缘抗鸟撞分析

飞机的鸟撞事故是一种突发性和多发性的飞行事故,轻则飞机受损,重则机毁人亡,飞机结构的抗鸟撞设计与分析已经成为飞机设计中必须要考虑的重要内容之一。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对飞机机翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了数值分析,分析结果表明:与经验公式计算结果相比,文中的计算结果较好,误差范围一般在±10%左右,最小误差仅为0.4%。证明该计算模型可靠,计算精度高,可用于飞机结构的抗鸟撞结构设计与分析。     

机翼前缘结构鸟撞仿真分析与试验验证

采用瞬态非线性有限元方法进行鸟撞仿真已成为鸟撞设计工作的主要内容。运用PAM-CRASH软件对四种不同前缘结构进行了仿真计算分析,选出了四种结构中的最优结构。同时,对选出的最优前缘结构进行了鸟撞试验,将试验得到的应变曲线和撞击力曲线与仿真结果进行对比,曲线趋势基本一致,说明仿真计算结果是合理的,为前缘结构的抗鸟撞设计及改型提供了参考。     

DYB-3航空有机玻璃风挡鸟撞数值模拟

运用LS-DYNA有限元软件模拟了鸟撞飞机风挡的过程,风挡模型采用Lagrange方法定义,建立4种鸟体力学模型,定义撞速为450~650km/h,撞击位置为风挡对称线前1/3点、中点、后1/3点.重点研究了不同鸟体力学模型、不同撞击点对风挡鸟撞响应的影响,并对比两种常见的风挡材料在鸟撞下的响应.结果表明:采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和自定义材料的鸟体模型可以模拟鸟体高速撞击风挡呈流体状飞溅的过程,并能准确预测风挡的鸟撞动态响应;风挡前部抵抗飞鸟撞击能力最强,中后部较弱.DYB-3航空有机玻璃风挡在鸟撞仿真中表现出较高的耐冲击性.     

飞机座椅竖向冲击数值模拟研究

建立三维数值模拟模型,包括飞机座椅、乘客及约束系统,能够直观的反应坠撞过程中各分系统所起的作用.结合坠落姿态和坠撞条件,本文对飞机座椅做出了合理的简化,模拟了座椅、假人及约束系统在14g竖向冲击过载下的动态过程,与试验结果进行了对比,基本上吻合.     

柴油机喷雾油滴撞击球面特性的数值模拟

以柴油发动机燃烧室内喷雾油滴撞壁为研究对象,运用计算流体力学软件FLUENT,基于流体体积法(VOF),建立了高温柴油液滴撞击低温球形不锈钢壁面的数值模型,对撞壁过程流动及传热特性进行了研究,并对模型进行了实验验证。研究表明:柴油液滴撞击亲油性球形壁面后铺展系数随时间递增,一段时间后保持为恒定值;壁面热流密度在液滴与壁面接触区域内呈现不均衡分布,且数值随时间递减;液滴直径、撞壁速度对撞壁特性有影响,这两个因素均与铺展系数和总壁面热流密度数值成正相关,但与达到最大铺展系数及最大总壁面热流密度的无量纲时间无关;速度超过临界值,油滴撞壁后将会产生飞溅及二次液滴。     

子午线轮胎驻波临界速度数值模拟分析

利用ABAQUS有限元分析软件对195/60R15型子午线轮胎进行驻波临界速度数值模拟分析,确定轮胎驻波临界速度的表征方法,并进行试验验证,该方法可为汽车安全行驶提供临界速度指标,为设计制造耐高速性能的轮胎和交通管理提供科学依据.     

正交裂缝网络单相流动实验和数值模拟

为了研究正交裂缝网络模型中单相流体渗流运动特征,利用缝洞介质物理模拟实验装置进行了一系列单相流动实验.根据实验数据拟合得到了临界速度的经验关系式,给出了用临界速度确定破坏油田井壁线性规律时极限产量的方法,基于等效思路用有限元方法对非线性渗流进行了数值模拟.研究表明:低渗流速度下裂缝网络模型中渗流服从线性渗流规律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;渗透率与垂直裂缝密度的对数成线性关系;临界速度随垂直裂缝数增加而增大;非线性渗流的数值模拟结果与实验数据拟合较好,相对误差小于4.93%.流体在井底附近地带运动时能产生使线性渗流规律受到破坏的强惯性阻力.     

建筑钢结构在动力荷载作用下的性态

本文是一组讨论动力荷载作用下钢结构设计问题的文章的上篇。文中论述加荷速率对单调和循环加荷的钢材的影响和结构在动力作用下的响应,阐明钢结构在动力作用下具有很高的强度和良好的延性,不过在低温环境下高加荷速率对延性有不利影响。     

撞击式冲击阀动态仿真模型

带有撞击式冲击阀的空气冲击造型机，气冲紧实是复杂的动态过程，为求解动态参数值，提出采用计算机数字仿真，给出了冲击阀系统数学模型和仿真模型     

纤维金属层板受低速冲击响应的计算方法

通过参数分析研究了纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,推导出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系的上升段。对比经验公式和模拟结果发现,经验公式的结论比Timoshenko理论更接近试验值,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。     

冲击荷载作用下混凝土抗压强度的细观力学数值模拟

为研究混凝土在冲击荷载作用下的细观破坏机制,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的黏结带所构成的三相复合材料,根据瓦拉文公式确定代表骨料的颗粒数,采用蒙特卡罗方法生成随机骨料模型.采用双折线损伤模型描述混凝土细观单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对湿筛混凝土立方体小试件和全级配混凝土立方体大试件在冲击荷载作用下的细观破坏机制进行数值模拟,给出了试件的应力-应变曲线和动态抗压强度.研究结果表明,数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

爆炸荷载的数值模拟及近爆作用钢筋混凝土板的动力响应

采用AUTODYN软件对自由空气中爆炸荷载进行了数值模拟,分析了空气网格尺寸和求解算法对爆炸荷载模拟结果的影响,并与经验预测和TM5-1000值进行了比较分析.研究结果表明,空气单元网格尺寸对爆炸冲击波峰值超压有着显著的影响,对冲量也有一定的影响;Euler-FCT算法较Euler-G算法提高了爆炸荷载的模拟精度,通过增加装药量,可以得到与实际值较吻合的模拟结果.同时采用流固耦合数值模拟方法进行了近爆作用下钢筋混凝土板的动力响应分析,较合理地展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服到板局部震塌破坏的动态演变过程.     

流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

研究流-固冲击载荷作用下的圆柱薄壳动力屈曲问题。运动方程采用Karman-Donnell运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法对Karman-Donnell运动方程进行求解。结果表明：均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

Q235焊接工字形钢支撑的低周疲劳性能试验及数值模拟

对19根Q235材质焊接工字形钢支撑进行了等幅轴向循环位移作用下的低周疲劳性能试验,基于观测到的翼缘出现可见裂纹时的循环次数提出了估算支撑低周疲劳寿命的经验公式。在试验基础上,对支撑滞回性能和低周疲劳性能进行了数值模拟。试验及数值模拟结果表明:试件在第1个弹塑性循环受压时就发生了出平面的整体失稳;从第3或第4个循环开始,支撑的抗压、抗拉承载力及单循环耗能进入到稳定退化阶段。将试验及数值模拟得到的支撑稳定承载力及跨中最大横向变形与相关规范、文献计算结果进行了对比,证实了相关规范、文献的可信性。总体上,数值模拟结果与试验结果吻合较好,但离散性小于试验结果。在数值分析得到的应力-应变结果基础上,利用2种临界面损伤模型预测了支撑裂纹萌生时的低周疲劳寿命,预测的裂纹萌生位置与实测位置一致,预测结果基本位于实测结果的3.5倍分散带以内,偏于安全一侧,同时发现残余应力对支撑的低周疲劳寿命基本没有影响。     

铝球弹丸高速撞击薄壁钢管穿孔行为的数值模拟

针对高速撞击结构的局部化毁伤特性,利用LS-DYNA3D动力学程序,采用光滑粒子流体动力学和有限元网格耦合算法(SPH-FEM),对铝球弹丸高速撞击45#钢薄壁圆钢管的局部穿孔行为进行数值模拟。结果表明:随着撞击速度的增加,穿孔直径也呈线性增加;撞击速度在2.0~3.0km/s范围时,模拟得到的穿孔形态尺寸与试验吻合较好;高速撞击过程中产生大量碎片粒子,弹丸动能绝大部分转化为碎片粒子的动能和内能。     

有射流冲击的短扰流柱排内流场的数值模拟

采用隐式有限体积法术解三维Navier-Stokes雷诺时均湍流方程，对涡轮叶片尾缘区内有射流冲击的短扰流柱排通道内流场进行了数值模拟。湍流模型采用RNG k-ε双方程模型，近壁处湍流利用双层非平衡壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。数值计算详细的揭示了有射流冲击的短扰流柱排内的流动发展过程以及射流冲击对流场分布和压力分布的影响，并与实验结果进行了对比研究，计算结果和实验数据符合较好。     

Experimental Study and Numerical Simulation of Hypervelocity Projectile Impact on Double-Wall Structure

Tests of hypervelocity projectile impact on double-wall structure were performed with the front wall ranging from 0.5 mm to 2.0 mm thick and different impact velocities. Smooth particle hydrodynamics (SPH) code in LS-DYNA was employed for the simulation of hypervelocity impact on the double-wall structure. By using elementary shock wave theory, the experimental results above are analyzed. The analysis can provide an explanation for the penetration mechanism of hypervelocity projectile impact on double-wall structure about the effect of front wall thickness and impact velocity.