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《太原理工大学》 2001年
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鸟撞飞机圆弧风挡的实验研究及数值模拟

姚小虎  
【摘要】: 鸟与飞行中的飞机相撞击经常导致飞机结构的损坏,严重的鸟撞事件会引发机毁人亡的灾难性事故。随着飞机飞行速度的提高,鸟撞事故给飞机安全飞行造成了越来越严重的威胁,经济损失逐年增加。鸟撞问题长期以来一直受到飞机设计师和飞机用户的广泛关注。为了解决我国某型军用飞机研制设计的急需,本文从实验和计算机仿真两方面系统地研究了鸟撞飞机圆弧风挡玻璃的动力响应问题。 在实验中,利用空气炮发射鸟弹,撞击飞机全尺寸风挡,以模拟飞鸟和飞机的相互撞击。对国产和进口两种风挡玻璃进行了鸟撞实验。实验中得到风挡玻璃对称中心线上多点位移时间曲线及风挡玻璃表面的应变时间曲线。采用高速摄影和高速摄像拍摄了鸟体和风挡玻璃的变形全过程。从实验中发现,国产风挡和进口风挡的强度差别不大。鸟撞飞机圆弧风挡玻璃的中点时风挡玻璃发生破碎的临界速度约为570—580Km/h。风挡玻璃受鸟撞击时的位移最大值达厚度的0.5~1.5倍。从高速摄像和摄像结果中发现,鸟体在撞击过程中基本表现出流体特性,飞机的附件对鸟撞试验有较大的影响。电测结果表明,沿圆弧风挡玻璃对称线方向的应变发生反向,这表明鸟体可能与风挡玻璃发生二次撞击。 数值模拟中,建立了包括飞机相关部件的全尺寸有限元模型。鸟体采用ALE描述。有限元模型采用LS-DYNA进行了分析。得到了风挡整体结构的变形、位移、应变等几方面的数据,和实验结果进行了比较,结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性。同时数值模拟结果给出了撞击力随时间的变化曲线。讨论了圆弧风挡玻璃被鸟冲击变形破坏的机理,同时给出了圆弧风挡在经受鸟体撞击时发生破坏的可能位置。数值模拟结果为圆弧风挡抗鸟撞击设计提供了有价值的数据,也为更合理的实验设计提供了指导。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:V328

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【引证文献】
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1 刘军;李玉龙;郭伟国;石霄鹏;彭刚;叶彪;;鸟体本构模型参数反演Ⅰ:鸟撞平板试验研究[J];航空学报;2011年05期
2 刘军;李玉龙;刘元镛;;基于SPH方法的叶片鸟撞数值模拟研究[J];振动与冲击;2008年09期
【参考文献】
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【共引文献】
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10 王富生;岳珠峰;冯震宙;王新军;;鸟撞飞机风挡动态响应数值模拟方法研究现状[J];飞机设计;2008年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 白金泽;基于神经网络方法的鸟撞飞机风挡反问题研究[D];西北工业大学;2003年
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7 张志林;飞机座舱透明件设计理论及应用[D];南京航空航天大学;2005年
8 王志华;泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究[D];太原理工大学;2005年
9 王亮宽;再生式液体发射药火炮压力振荡机理及抑制措施研究[D];南京理工大学;2007年
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【同被引文献】
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2 张永康;李玉龙;汪海青;;典型梁-缘结构鸟撞破坏的有限元分析[J];爆炸与冲击;2008年03期
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5 邸祥发;飞机座舱透明件疲劳寿命分析中几个修正系数的确定[J];飞机设计;1994年03期
6 邸祥发,袁贵民;飞机座舱盖透明件加温-加载谱的制定[J];飞机设计;1997年04期
7 邸祥发;有机玻璃银纹现象及外场处理[J];飞机设计;2000年01期
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9 王佳莹,邸祥发;某型飞机风挡有限元建模及稳定性分析[J];飞机设计;2002年03期
10 王爱俊,乔新,厉蕾,陈宇宏;层合透明材料抗冲击有限元数值模拟[J];工程力学;1999年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 白金泽;基于神经网络方法的鸟撞飞机风挡反问题研究[D];西北工业大学;2003年
2 张志林;飞机座舱透明件设计理论及应用[D];南京航空航天大学;2005年
【二级引证文献】
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2 米保卫;赵美英;;机翼复合材料张力蒙皮结构抗鸟撞分析[J];计算机仿真;2010年02期
3 张杰;赵铮;杜长星;;冲击载荷下颗粒碰撞的SPH法数值模拟[J];科学技术与工程;2010年32期
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5 邱良骏;王意;;民机侧壁板结构鸟撞动响应分析研究与优化设计[J];民用飞机设计与研究;2011年02期
6 李玉龙;石霄鹏;;民用飞机鸟撞研究现状[J];航空学报;2012年02期
7 田中强;树德军;常成;潘江华;;直升机风挡及附属结构抗鸟撞性能分析[J];直升机技术;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 尹冬梅;高速旋转叶片的外物损伤行为研究[D];南京理工大学;2009年
2 贾建东;飞机典型结构抗鸟撞设计与分析[D];南京航空航天大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 席道瑛,郑永来;PVDF压电计在动态应力测量中的应用[J];爆炸与冲击;1995年02期
2 尹晶;鸟撞击的载荷因素对叶片响应的影响[J];航空动力学报;1992年01期
3 文坚;鸟撞载荷下Y12飞机前风挡非线性动力响应分析[J];航空学报;1990年11期
4 王礼立,朱锡雄,施绍裘,干苏,包合胜;鸟撞高速飞机风挡若干问题的冲击动力学研究[J];航空学报;1991年02期
5 龚尧南,许素强;飞机风挡透明件的鸟撞分析[J];航空学报;1991年02期
6 尹晶,李清红;不同的力-时间函数及初始冲击压力对叶片响应的影响[J];南京航空航天大学学报;1992年01期
7 尹晶,陈伟;软体外物撞击叶栅时的切割模型[J];南京航空航天大学学报;1992年04期
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9 刘剑飞,王正道,胡时胜;低阻抗多孔介质材料的SHPB实验技术[J];实验力学;1998年02期
【相似文献】
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1 许远钊;廖峻涛;甄玉明;张峰;王子骄;张力;欧晓昆;;昆明机场植物多样性及鸟类适宜性评估[J];中国安全生产科学技术;2011年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 吴志斌;宋春艳;许志香;;飞机尾翼鸟撞试验与分析模型验证[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
4 宋春艳;朱广荣;;大型民机复杂结构抗鸟撞动力学分析与适航验证技术研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
5 赵欣如;蔡益;郭冬生;张晓峰;汤传峻;;北京首都国际机场鸟撞预防的基础性研究[A];21世纪新北京生态生物学学术研讨会论文汇编[C];2001年
6 李超;杨嘉陵;张晓鹏;张翔;;鸟撞叶片瞬态响应的理论分析和数值模拟[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
7 吕继淮;;飞机处于外来物损伤环境中的研究——鸟撞[A];第四届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1999年
8 刘玄;张晓晴;姚小虎;;无人机复合材料天线罩抗低能量鸟撞冲击损伤分析[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
9 赵楠;薛璞;李玉龙;;鸟体撞击蜂窝夹层板的动力响应分析研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
10 王亚锋;张积亭;郭军;;基于SPH法的某飞机吸能结构抗鸟撞数值分析[A];中国航空结构动力学专业组第十六届学术交流会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 尹涛;风挡玻璃成型技术取得新突破[N];中国航空报;2000年
4 刘潺;机场安全任重 解决“鸽患”道远[N];经理日报;2005年
5 张北光 岳建华 王山河 本报记者 于莘明;与鸟共享一片蓝天[N];科技日报;2004年
6 记者 王建刚 吴志强;客机扎入纽约哈德逊河,151人有惊无险[N];新华每日电讯;2009年
7 本报记者 赵雪;让飞鸟避开飞机[N];科技日报;2000年
8 路照;新加坡进口苍鹰防机场“鸟祸”[N];新华每日电讯;2004年
9 佘雪楚 刘少龙;飞鸟撞B-1轰炸机“卵石俱毁”[N];解放军报;2010年
10 Michael M. Phillips;飞鸟撞飞机不断 美军想“绝招”[N];世界报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 朱书华;鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 白金泽;基于神经网络方法的鸟撞飞机风挡反问题研究[D];西北工业大学;2003年
3 贾建东;飞机典型结构抗鸟撞设计与分析[D];南京航空航天大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 万斌;鸟撞试验数据分析软件的设计与实践[D];西北工业大学;2002年
3 蒋宝权;功能梯度板抗侵彻及某飞机平衡木支腿鸟撞数值模拟[D];西北工业大学;2005年
4 温海涛;直升机主桨叶的鸟撞计算机仿真[D];南京航空航天大学;2008年
5 文颖娟;叶片鸟撞击响应分析模化技术与验证研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 于连超;航空复合材料构件鸟撞击响应数值分析技术及应用研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 龚伦;飞机结构的抗鸟撞设计与分析[D];西北工业大学;2007年
8 孟永强;基于ABAQUS的风挡鸟撞有限元分析及试验研究[D];南京航空航天大学;2008年
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