為了獲得頭型及材料彈性對圓柱殼入水過程中頭部變形、壓力分布、入水空泡形態(tài)及入水運動狀態(tài)的影響,采用ALE方法,基于有限元軟件ANSYS\LS-DYNA,對平頭、120°錐角、90°錐角彈性圓柱殼的入水過程進行了數(shù)值模擬,對平頭彈性圓柱實體和平頭剛性圓柱殼進行計算,并對模擬結(jié)果進行對比。結(jié)果表明:入水過程中空泡直徑隨著錐角的增大而增大,錐角越大,圓柱殼上表面的變形越大,最大變形出現(xiàn)的時間越早:平頭彈性圓柱殼在0.1 ms時出現(xiàn)最大變形0.84 mm,120°錐角彈性圓柱殼在0.3 ms時出現(xiàn)最大變形0.54 mm,90°錐角彈性圓柱殼在0.5 ms時出現(xiàn)最大變形0.43 mm;下表面受到的壓力越大,圓柱殼的速度衰減越快;平頭圓柱殼下表面的變形與振動頻率大于上表面;上表面的變形是由慣性引起的,下表面的變形是由流體沖擊力引起的。

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【部分圖文】：

圖1模型示意圖

模型的二維截面如圖1所示。由左至右分別為平頭彈性圓柱殼、90°錐角彈性圓柱殼、120°錐角彈性圓柱殼、平頭圓柱實體。長度L均為80mm,殼體厚度δ均為2mm。材料的彈性模量E=70GPa,泊松比ν=0.33,密度ρs=2700kg/m3。計算區(qū)域示意圖如圖2所示,其中,....

圖2計算區(qū)域示意圖

計算區(qū)域示意圖如圖2所示,其中,圖2(a)為二維截面示意圖,圖2(b)為三維正交示意圖。為提高計算效率,建模時,在ANSYS/LS-DYNA中采用cm-g-μs單位制。由于本文的計算模型為均質(zhì)回轉(zhuǎn)體模型,因此本文只建立了四分之一模型進行計算。XOZ與YOZ平面設(shè)置為約束邊界條件,....

圖3數(shù)值模擬結(jié)果與文獻[15]實驗結(jié)果的對比

考慮到實驗會存在測量與計算誤差,模擬會存在精度問題,導(dǎo)致實驗與模擬之間會存在差異,筆者通過對文獻[15]中的圓柱殼模型以1.98m/s的初速度入水過程進行計算來驗證本文計算方法的準確性。在圓柱殼下設(shè)置了5個壓力監(jiān)測點,監(jiān)測點上的沖擊壓力峰值ps對比如圖3所示,圖中,橫坐標為壓力....

圖4不同頭型入水過程水相圖

不同頭型彈性圓柱殼入水過程水相圖如圖4所示,每幅圖之間的時間間隔為1ms,t=0ms對應(yīng)的時間為入水0ms時刻(即圓柱殼頭部剛接觸水面時刻),依此類推。從圖中可以清晰地觀察到,3種不同頭型彈性圓柱殼入水超空泡的直徑從大到小的順序為:平頭彈性圓柱殼,120°錐角彈性圓柱殼,9....

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