火箭滑橇水刹车条件下的结构力学数值分析

摘要

火箭滑橇是解决国防和民用工业科研生产中一种试验设施。本论文就水刹车结构高速入水的过程进行了数值仿真计算和分析。
　　 本文首先对结构物入水和水刹车入水的研究的发展状况进行了介绍，并对其建立了数学模型和几何模型，再利用LS—DYNA有限元计算软件中的流固耦合算法，对火箭滑橇的水刹车结构高速入水的动态响应特性进行了仿真分析，其中包括了超空泡、水面隆起、溅水等现象。最后利用PORPOST后处理软件得到了水刹车入水的速度曲线、加速度曲线和压力波云图;特别是对高速冲击条件下引起的溅水现象给出了一组非常明确的物理图像。根据理论与数值结果的分析，得到了水刹车高速入水过程的一般规律，并指出了水刹车结构高速入水过程中的最大承受力的位置。
　　 总之，本论文的数值分析在一定程度上为火箭滑橇水刹车机构的设计提供了技术支持，对于其他相关的物体高速入水问题也具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究状况

1．2．1 结构物入水问题

1．2．2 水刹车结构高速入水的研究

1．3 主要研究内容

2 相关理论和应用软件

2．1 主要软件简介

2．1．1 SolidWorks 3D CAD设计软件

2．1．2 LS-PREPOST软件

2．1．3 HyperMesh前处理软件

2．1．4 ANSYS／LS-DYNA动力分析软件

2．2 流固耦合问题中的ALE方法

2．2．1 ALE基本原理及控制方程

2．3 ALE描述法在非线性流固耦合问题的应用

2．3．1 基本方程

2．3．2 有限元数值离散方程

2．4 流固耦合在LS_DYNA的实现

2．5 状态方程

2．6 显式积分算法的时间步控制

3 有限元模型的建立与计算

3．1 水刹车机构模型建立

3．2 基于HyperMesh的前处理

3．2．1 网格划分

3．2．2 定义关键字

3．3 基于LS-PrePOST的前处理和求解

3．4 后处理

4 水刹车结构高速入水载荷特性分析

4．1 溅水等现象

4．2 超空泡现象

4．3 压力波的传播

4．3．1 冲击压力

4．3．2 水刹车形成的压力波

4．4 水刹车机构速度和加速度变化

5．水刹车结构强度分析

5．1 200m／s水刹车受力分析

5．2 350m／s水刹车受力分析

5．3 500m／s水刹车受力分析

5．4 水刹车结构强度分析

5．5 结论

6 结论

致谢

参考文献