本文關(guān)鍵詞：基于LS-DYNA的冰雹沖擊鋁合金平板數(shù)值模擬

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【摘要】：高速冰雹能夠?qū)︼w機(jī)等航空飛行器造成嚴(yán)重?fù)p傷,威脅其飛行安全,所以對(duì)航空材料的抗冰雹沖擊性能進(jìn)行研究具有重要意義。從目前的文獻(xiàn)[4-9]來(lái)看,主要是對(duì)單個(gè)冰雹的試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究。本文采用考慮應(yīng)變率效應(yīng)的冰雹材料模型,并應(yīng)用冰雹SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)算法和鋁合金靶板的FEM(Finite Element Method)算法耦合的方法,首先運(yùn)用LS-DYNA軟件建立單個(gè)冰雹沖擊AA2014T4鋁合金平板的數(shù)值模型,單冰雹沖擊的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合,在此基礎(chǔ)上探索通過(guò)數(shù)值模擬的方式對(duì)多個(gè)冰雹沖擊的現(xiàn)象進(jìn)行研究。通過(guò)數(shù)值模擬本文獲得以下結(jié)論：1.單冰雹沖擊數(shù)值模擬獲得的靶板最大中心位移與參考文獻(xiàn)[5]中試驗(yàn)結(jié)果總體相一致。通過(guò)參考文獻(xiàn)[5]中的失效沖擊速度確定了鋁合金材料的失效應(yīng)變,可以模擬鋁合金平板在高速?zèng)_擊下的碎裂和穿透失效行為。單冰雹沖擊的數(shù)值模擬結(jié)果表明隨著冰雹直徑、冰雹沖擊速度的增加,鋁合金平板的位移變形和有效塑性應(yīng)變不斷增大,在超過(guò)失效應(yīng)變后單元發(fā)生失效。而隨平板厚度的增加抵抗冰雹沖擊的能力增強(qiáng)。2.對(duì)不同中心距離的兩個(gè)冰雹沖擊進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明隨著中心距離的減小造成沖擊損傷的疊加效應(yīng)增強(qiáng)。使用MATLAB與LS-PREPOST建立了隨機(jī)分布多冰雹沖擊的數(shù)值模型,多冰雹沖擊數(shù)值模擬結(jié)果表明在冰雹數(shù)量較多或冰雹之間中心距離較小時(shí)會(huì)造成比單冰雹大得多的沖擊損傷,這時(shí)按單冰雹沖擊試驗(yàn)所確定的平板厚度不能滿足安全要求,需要通過(guò)多冰雹沖擊數(shù)值模擬評(píng)估鋁合金平板的抗冰雹沖擊性能。
【關(guān)鍵詞】：冰雹沖擊 數(shù)值模擬 LS-DYNA SPH法
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V250.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 研究背景和意義8-9
• 1.1.1 高速冰雹沖擊對(duì)飛機(jī)等航空飛行器的安全威脅8
• 1.1.2 鋁合金材料的應(yīng)用8-9
• 1.2 冰雹高速?zèng)_擊研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 現(xiàn)有研究的不足之處10
• 1.4 本文的主要工作和內(nèi)容10-12
• 第二章 冰雹沖擊鋁合金平板理論與數(shù)值計(jì)算方法12-21
• 2.1 彈性動(dòng)力學(xué)基本方程與數(shù)值計(jì)算方法12-13
• 2.2 大變形動(dòng)力學(xué)基本方程與數(shù)值計(jì)算方法13-15
• 2.3 材料非線性理論及其數(shù)值計(jì)算方法15-16
• 2.4 接觸碰撞的數(shù)值計(jì)算方法16-17
• 2.5 網(wǎng)格描述方法簡(jiǎn)介17-19
• 2.6 LS-DYNA程序簡(jiǎn)介19
• 2.7 本章小結(jié)19-21
• 第三章 單個(gè)冰雹沖擊鋁合金平板的數(shù)值模擬21-46
• 3.1 冰雹材料模型選擇21-23
• 3.2 鋁合金材料模型的確定23-27
• 3.3 數(shù)值模擬重要參數(shù)設(shè)置說(shuō)明27-31
• 3.3.1 單位系統(tǒng)選擇27
• 3.3.2 單元設(shè)置27-29
• 3.3.3 沙漏控制29
• 3.3.4 接觸設(shè)置29
• 3.3.5 初始速度及邊界條件設(shè)置29-30
• 3.3.6 阻尼設(shè)置30-31
• 3.3.7 計(jì)算時(shí)間及結(jié)果輸出文件設(shè)置31
• 3.4 冰雹沖擊鋁合金平板試驗(yàn)31-32
• 3.5 數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比32-37
• 3.5.1 單元尺寸對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響32-35
• 3.5.2 不同情況的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比35-37
• 3.6 失效應(yīng)變的確定37-43
• 3.6.1 通過(guò)模擬拉伸試驗(yàn)預(yù)測(cè)失效應(yīng)變方法37-40
• 3.6.2 通過(guò)失效試驗(yàn)沖擊速度確定失效應(yīng)變40-43
• 3.7 不同參數(shù)的的影響分析43-45
• 3.7.1 冰雹直徑的影響43
• 3.7.2 沖擊角度的影響43-44
• 3.7.3 沖擊速度的影響44
• 3.7.4 鋁合金平板厚度的影響44-45
• 3.8 本章小結(jié)45-46
• 第四章 多個(gè)冰雹沖擊鋁合金平板數(shù)值模擬46-61
• 4.1 兩個(gè)冰雹連續(xù)沖擊數(shù)值模擬46-49
• 4.1.1 速度為300m/s的兩冰雹連續(xù)沖擊0.91mm平板46-47
• 4.1.2 速度為300m/s的兩冰雹連續(xù)沖擊1.63mm平板47
• 4.1.3 速度為389.8m/s的兩冰雹連續(xù)沖擊0.91mm平板47-48
• 4.1.4 速度為389.8m/s的兩冰雹連續(xù)沖擊1.63mm平板48-49
• 4.2 兩個(gè)冰雹同時(shí)沖擊數(shù)值模擬49-51
• 4.2.1 距離為30mm的兩個(gè)冰雹同時(shí)沖擊49
• 4.2.2 距離為35mm的兩個(gè)冰雹同時(shí)沖擊49-50
• 4.2.3 距離為40mm的兩個(gè)冰雹同時(shí)沖擊50-51
• 4.3 平板尺寸對(duì)沖擊結(jié)果的影響51-52
• 4.4 隨機(jī)分布多個(gè)冰雹沖擊數(shù)值模擬52-60
• 4.4.1 速度為300m/s的隨機(jī)分布冰雹沖擊54-57
• 4.4.2 速度為389.8m/s的隨機(jī)分布冰雹沖擊57-58
• 4.4.3 平板厚度為3mm的隨機(jī)分布冰雹沖擊58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

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本文編號(hào)：784942