功能梯度板抗侵彻及某飞机平衡木支腿鸟撞数值模拟

摘要

本文所研究的内容主要分为两部分:一部分是研究金属基复合材料制成的功能梯度板的抗侵彻性能.另一部分是研究飞行器结构的鸟撞问题.本文主要利用商用大型有限元软件LS_DYNA对层状梯度装甲板的抗侵彻过程、增强颗粒含量连续分布的功能梯度装甲板的抗侵彻过程以及飞行器结构的鸟撞问题进行了数值模拟.我们发现:(1)在层状梯度装甲板的抗侵彻过程中层状功能梯度板比铝板的抗侵彻性能最好.(3)通过优化组合层状梯度板的铺层顺序以及增强颗粒的含量可以大大改善梯度板的抗侵彻性能;(5)增强颗粒连续分布的功能梯度板表面SiC颗粒体积含量越高,分布越不均匀,表面的弹性模量就越高,屈服应力就越高;(8)在飞机结构鸟撞问题的模拟过程中,从数值结果的分布可以看出,本文中的平衡木支腿结构的有限元数值分析模型是合理的;且当鸟体撞击平衡木支腿结构上部时,产生的结构内力相对较大;(10)鸟体撞击平衡木支腿的过程为鸟体穿透前缘蒙皮后,撞击前缘梁后鸟体分成三部分一部分扑在前梁腹板上,其他两部分被梁割开飞走,平衡木支腿整体结构可以经得起3.6千克重的鸟体以V<,c>=530km/h的速度对支腿的撞击.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1功能梯度材料

§1.2.功能梯度材料的应用

§1.3金属基复合材料抗弹击性能的研究

§1.4功能梯度装甲板的抗弹击性能的研究

§1.5飞行器结构鸟撞问题概述

§1.5.1飞行器结构鸟撞问题的由来

§1.5.2飞行器结构鸟撞问题鸟体的模拟

§1.6本文主要工作

第二章冲击动力学基本理论、数值计算方法及其在DYNA3D中的应用[57]

§2.1.大变形动力学基本方程与数值计算方法

§2.1.1大变形基本理论

§2.1.2大变形动力学当选值计算方法

§2.2接触-碰撞的数值计算方法

§2.2.1接触-碰撞数值计算方法

§2.3接触-碰撞算法有限元实现

第三章功能梯度板抗侵彻数值分析

§3.1.层状功能梯度板抗侵彻数值分析

§3.1.1 F形M(Functional graded material)模型

§3.1.2铝板、功能梯度板“1”和“2”的穿甲过程

§3.1.3结果与讨论

§3.2.增强颗粒连续分布的功能梯度板抗侵彻数值分析

§3.2.1FGM(Functional graded material)模型

§3.2.2结果与讨论

第四章某飞机平衡木支腿鸟撞分析

§4.1鸟体材料模型

§4.1.1鸟撞铝板实验研究[57]

§4.2.2有限元分析模型[57]

§4.2.3试验与数据模拟结果对比[57]

§4.2.4鸟体材料模型的选取

§4.3有限元模型

§4.3.1鸟体的有限元模型

§4.3.2 支腿的有限元模型

§4.4有限元模型的载荷条件和边界条件

§4.4.1有限元模型的载荷条件

§4.4.2有限元模型的边界条件

§4.5计算结果

§4.6典型载荷工况结构数值计算结果图例

§4.7结果与讨论

第五章总结与展望

§5.1全文总结

§5.2未来工作展望

参考文献

攻读硕士期间已发表论文

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明