论文摘要
多物理场耦合作用环境下的结构响应模拟是仿真分析问题中的难点,飞机结构的入水冲击问题是典型的流-固耦合问题。目前工程中解决流-固耦合问题主要还是将结构视为刚体,不考虑入水时结构弹塑性的影响,但是实际上入水冲击过程是结构与流体相互作用的过程,流体作用在物体上的载荷相应的引起了物体的弹塑性变形,而物体的变形又反过来作用于流体,引起流场边界的变化,考虑结构的弹塑性是准确模拟流-固耦合问题时不可忽略的因素。本文即是基于上述考虑,建立了客机典型机身舱段的有限元模型,考虑了弹塑性的影响,应用MSC.Dytran软件进行入水冲击的瞬态仿真分析。针对一些工程上采用的模型过于简化或等效失真等问题,本文阐述了一种有效的建模方法用于建立飞机的动力学模型。然后对弹性体模型进行了仿真分析,考察了机身下部结构的完整性和乘员所受的过载。并与相同工况下的陆上坠撞响应进行比较,结果显示与陆上坠撞情形相比,飞机机身结构入水冲击时所受的冲击力要小得多,座椅处的加速度响应略小。将蒙皮区域或者蒙皮与框、桁条的连接区域发生破坏的工况定义为结构失效工况,计算得到该机身舱段的最大结构失效速度,介于-9m/s与-10m/s之间。本文还对刚体模型与弹性体模型的分析结果进行了比较,结果显示如果将飞机结构作为刚体处理,可以大大节省计算时间,但是计算结果与弹性体模型的分析结果差别较大。最后分析了不同入水初速度和装载质量对结果的影响。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景1.2 国内外研究进展1.3 本文主要研究内容第二章 适坠性设计及数值模拟理论2.1 飞机水上迫降适坠性设计原则2.1.1 概述2.1.2 设计准则2.1.3 机身结构的适坠性设计2.2 适坠性分析中的数值模拟理论2.2.1 适坠性研究方法2.2.2 流-固耦合算法2.2.3 控制时间步长2.3 本章小结第三章 有限元模型建模3.1 建模原则3.1.1 几何处理原则3.1.2 面的处理3.1.3 模型属性3.1.4 网格试划3.2 有限元模型的建立3.2.1 结构介绍3.2.2 单元与材料本构模型3.2.3 坠撞初始条件及约束3.3 本章小结第四章 机身结构入水冲击响应特性4.1 结构完整性分析4.1.1 蒙皮完整性分析4.1.2 机身框与桁条强度分析4.1.3 观测点结果分析4.1.4 结构的失效速度4.2 座椅加速度分析4.2.1 数据处理与评估技术4.2.2 座椅处的加速度响应4.3 入水冲击过程的能量变化4.3.1 结构的变形吸能4.3.2 与陆上坠撞结果的比较4.4 本章小结第五章 初始条件对入水冲击特性的影响5.1 刚体与弹性体模型分析结果的比较5.2 入水初速度对结果的影响5.3 装载质量对结果的影响5.4 本章小结第六章 总结与展望6.1 主要工作6.2 研究展望参考文献致谢攻读学位期间已发表或录用的论文附录
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标签：机身舱段论文; 弹塑性论文;
