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《上海交通大学》 2011年
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民机机身结构入水冲击问题数值仿真研究

宋长福  
【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。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V214

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【参考文献】
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