由于實(shí)驗(yàn)條件的局限性,傳統(tǒng)的雷靶碰撞實(shí)驗(yàn)大多在陸地上進(jìn)行,所測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往與雷靶在水中碰撞的真實(shí)結(jié)果存在一定差距。針對于此運(yùn)用非線性動力學(xué)軟件LS-DYNA建立包括空氣、水體、魚雷和靶板等多物質(zhì)耦合的有限元模型。使用罰函數(shù)流固耦合方法對魚雷無攻角碰撞靶板的過程進(jìn)行數(shù)值分析。給出靜水壓力在垂直方向上的分布情況,并對比分析介質(zhì)、水深、碰撞角、初始速度等參數(shù)對雷靶碰撞載荷的影響。這為魚雷系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)提供必要的參考。 

【文章來源】：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2020,(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

水中魚雷模型

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)入水，水下碰撞，浮力等問題計(jì)算時，如果深水壓力不可忽略時，需要對流體進(jìn)行壓力初始化。非線性動力學(xué)軟件LS-DYNA提供了多種調(diào)節(jié)靜水壓平衡方法，其中關(guān)鍵字卡片INITIAL＿HYDROSTATIC＿ALE和ALE＿AMBIENT＿HYDROSTA-TIC的搭配使用不僅可以較好的實(shí)現(xiàn)靜水壓平衡，而且能夠?qū)崿F(xiàn)魚雷等水下兵器在無限水域作業(yè)場景。其中I＿H＿A主要進(jìn)行空氣域和水域的壓力初始化；而A＿A＿H是對空氣域和水域的遠(yuǎn)場邊界進(jìn)行壓力初始化。對模型進(jìn)行計(jì)算，并從流體域的遠(yuǎn)場邊界單元上選取三個單元，其中第一個單元處在空氣與水的交界面上，第二和第三個單元分別處在1 m和2m水深處，提取三個單元的水壓時程曲線，如圖2所示。由圖2可知，三個單元的靜水壓值分別為1.01e5Pa、1.11e5Pa和1.21e5Pa，單元之間間隔0.1個大氣壓。

魚雷在水中作業(yè)時，雷靶間的初始碰撞角大多不是垂直的，而角度的不同，將使得魚雷殼體受到的載荷也存在很大差異。為研究魚雷殼體所受載荷隨碰撞角變化的規(guī)律，現(xiàn)將雷體和靶板之間的夾角θ作為初始碰撞角，X方向作為魚雷軸線方向，Z方向作為魚雷橫向方向，綜合方向表示X、Y和Z的合方向，同樣地，以空氣和40m水深環(huán)境作為研究背景，選取相同的初始速度2m/s和靶板約束條件。通過旋轉(zhuǎn)靶板角度，將雷靶初始碰撞角分為4種工況來考慮，依次為30°，45°，60°和75°。對各工況進(jìn)行計(jì)算，得到雷靶之間的夾角與碰撞力的關(guān)系曲線，如圖3所示。圖3 不同介質(zhì)中碰撞角與碰撞力的關(guān)系曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3492570