风挡鸟撞模型的有限元分析

作     者：李冶方 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李倩

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：风挡 鸟撞 有限元 光滑质点动力学 

摘      要：伴随着飞机在低空飞行过程的速度越来越高,飞机的鸟撞问题成为一个严重威胁到飞行安全的不安定因素;风挡是飞机上的一个非常重要的零件,风挡的抗鸟撞研究一直是每个国家在飞机的设计过程中一个必不可少的一个过程,因此各个国家对风挡鸟撞的研究投入了相当大的精力,风挡的抗鸟撞设计最初是要从试验的方法中开始的,但是凭借传统的,实际尺寸的实验方法,会引起成本高昂,消耗人力和消耗财力等问题;伴随着计算机的产生和发展,以及有限元理论的提出和多年来有限元技术的成熟和完善,以及大型有限元软件的出现,在工程实践当中,逐步产生了把实验与基于有限元网格技术的数值模拟方法想合并来处理风挡抗鸟撞设计的方法研究;随着技术的进一步提高,有出现了比有限元方法更适合处理风挡抗鸟撞数值计算的理论,这就是sph理论。 全文较全面总结了飞机的鸟撞事故,归纳了风挡鸟撞问题的特性和适合的鸟撞分析问题的研究方法,简单的对适合风挡鸟撞分析的理论问题进行了介绍,分析了不同假设的载荷下风挡鸟撞问题的研究情况,从刚性目标载荷和柔性目标载荷出发,研究了这两种种类的载荷下风挡的响应曲线;同时,介绍了sph的理论和实现过程;接着,从风挡和鸟体的本构关系方程出发,总结出适合风挡模型的弹塑性本构和鸟体模型的状态方程本构;最后建立了有限元仿真模型,并对模型进行了求解。 最后通过比较分析,sph在模拟鸟体的撕裂状态的变形是非常符合于实际情况中流体的变形,因此得出结论,sph方法比拉格朗日方法和任意欧拉拉格朗日方法更适合研究风挡鸟撞这种大变形理论。