论文摘要
飞行数据采录仪是一种采集、记录飞行器运行过程中各项飞行参数的设备,目的是获取飞行器的飞行参数,通过进一步处理这些飞行参数,回放飞行器运行过程,以达到特定的分析目的。当飞行器发生事故或遇到攻击时,数据采录仪将承受爆炸冲击应力波载荷,极易受到冲击破坏。因此在研制飞行数据采录仪时必须考虑保护单元的抗爆轰设计。但是由于实验危险、可控性差,且实验费用相当巨大,实验次数受到了很大的限制。而计算机辅助工程(CAE)提供了解决这类困难的一种好方法。有限元法是CAE的主要方法,有限元分析已经成为替代大量实物实验的数值化“虚拟实验”。本文选择了通用有限元软件ABAQUS作为分析工具,借助有限元法仿真飞行数据采录仪在爆炸冲击应力波载荷作用下的结构动态响应。针对有限元软件ABAQUS和爆炸冲击波传播及对结构的破坏的特点,本文详细介绍了非线性动力学有限元分析的基本理论。首先详细介绍了目前ABAQUS中提供的三种进行瞬态动力学分析的方法,即模态叠加法,隐式时间积分法和显式时间积分法,分析了它们各自的特点和适用范围。接着分析了非线性有限元的特点,最终选择显式积分法作为此次数据采录仪非线性动力学分析的方法。然后在ABAQUS/CAE中完成了数据采录仪的有限元建模,调用显式分析模块ABAQUS/Explicit进行数值计算,并对仿真结果进行了分析。最后,通过改变数据采录仪保护单元的材料和结构,对不同情况下的数据采录仪的受力情况进行了有限元仿真,得出了相应的改进建议。因此,本文是以飞行数据采录仪为研究对象,以数据采录仪保护单元的防护能力为核心内容,围绕非线性有限元理论和计算机仿真技术相结合,采用有限元方法建立了数据采录仪瞬态动力学有限元模型,应用ABAQUS软件仿真了数据采录仪在爆炸冲击应力波载荷作用下的结构动态响应。通过对采用不同材料和结构的飞行器数据采录仪进行有限元仿真,给出了数据采录仪的设计优化建议。