水陆两栖飞机波浪水面上降落耐波性数值分析

在规定的气象水文条件下,水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素,即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述,运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪,通过添加质量阻尼的消波方法抑制了固壁边界反射波对造波结果的影响,并采用罚函数耦合方法描述飞机与水体的耦合作用,研究了水陆两栖飞机在不同海情条件下波浪面上降落的纵摇运动、升沉运动以及底部压力等运动学和动力学特性,分析了水陆两栖飞机入水波浪的波长及波高对水陆两栖飞机耐波性能的影响,为飞机结构设计、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机耐波性物理水池试验提供参考。     

基于ALE算法的V形楔形体入水的水动力特性分析

结构入水问题是一种复杂的流固耦合过程,涉及到固体力学、流体力学、冲击动力学和计算力学等相关力学分支的交叉与融合.论文基于非线性显式动力分析方法,采用任意拉格朗日-欧拉算法(水域采用欧拉描述,固体结构采用拉格朗日描述),并用罚函数方法控制结构与流体之间的耦合作用,对二维V形楔形体垂直入水的初期过程进行了数值仿真.通过数值仿真,分析了楔形体底部压力分布情况,讨论了网格密度、接触刚度以及阻尼系数对数值计算结果的影响,并将数值结果与Wagner理论解进行了对比分析,验证了ALE方法的可靠性.     

水上迫降尾部吸能对飞机运动特性的影响

动态冲击载荷下机乘人员的生命安全是现代飞行器设计所面临的重要问题.特别是,水上迫降过程中所产生的水动冲击载荷,在跨水域飞行的民用飞机"适坠性"结构设计中必须被考虑.中国民用航空规章第25部对水上迫降、水上迫降结构和设备做出了明确的规定.一般的水上迫降程序要求飞机迫降时要保持一定的水平速度(不能失速)以及一定的初始仰角(),保证飞机尾部先着水,此过程中尾部结构将把水动冲击载荷传递给机乘人员,而此时过大的结构刚度将传递极大的载荷.目前国内无论是数值仿真还是水动实验均把飞机作为类刚体进行处理,即认为尾部结构把全部的能量传递到飞机其它构件,忽略了底部吸能对飞机动力学行为的影响.论文拟构建等强度飞机模型用于研究尾部结构吸能对飞机的过载和运动姿态的影响.研究表明:强度模型和类刚体模型所得到的飞机姿态和过载有明显的不同,强度模型得到的法向过载以及运动姿态角峰值明显低于类刚体模型.这种现象主要归因于尾部结构变形吸收了大量的能量改变了结构的能量传递形式.     

水陆两栖飞机波浪水面上降落耐波性数值分析

在规定的气象水文条件下，水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素，即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述，运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪，通过添加质量阻尼的消波方法抑制了固壁边界反射波对造波结果的影响，并采用罚函数耦合方法描述飞机与水体的耦合作用，研究了水陆两栖飞机在不同海情条件下波浪面上降落的纵摇运动、升沉运动以及底部压力等运动学和动力学特性，分析了水陆两栖飞机入水波浪的波长及波高对水陆两栖飞机耐波性能的影响，为飞机结构设计、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机耐波性物理水池试验提供参考。     

面向对象有限元分析流程自动化系统框架设计

流程自动化技术因其能够将设计人员从繁重单调的建模工作中解放出来,提高仿真效率与精度,已成为了当前CAE研究中的研究热点.传统的流程自动化系统的设计无法避免框架化程序设计的弊端,在系统功能扩充以及代码维护及复用上有极大的不足.论文运用面向对象程序设计技术,在一般的有限元软件二次开发技术的基础上,提出了一套基于面向对象技术的流程自动化系统的基本框架,说明了设计思路及意图,并给出实例验证本框架的可行性,展示了本框架的优势.     

单轴压缩下Ti3B4的力学、电学性能及变形机制的第一性原理研究

Ti3B4作为一种重要的钛硼化合物,被广泛应用于工业生产和国防军事中.但是有关Ti3B4在外载荷下的变形行为却鲜有报道,这在很大程度上限制了它的应用.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Ti3B4在不同方向单轴压缩下的力学行为、电子结构以及变形机制.结果表明,在不同方向单轴压缩下,Ti3B4的变形行为表现出很强的各向异性.a轴压缩下,层内Ti-Ti键减弱使Ti3B4承载能力降低,最终层间Ti-Ti键和沿b轴B-B键断裂造成压缩应力突降;b轴压缩下,层内Ti-B键减弱和层间Ti-B键增强导致Ti3B4承载能力逐渐降低,B-B键断裂导致结构破坏;c轴压缩下,层内Ti-B键断裂和层间Ti-B键形成使结构稳定性降低.由态密度分布可知,在单轴压缩下,变形后的Ti3B4仍然呈现金属性,但是其共价性能降低.通过讨论Ti3B4在不同方向单轴压缩下的力学行为与微观变形机制可以为改善其宏观性能提供一定的理论指导.     

基于ALE方法的民用飞机水上漂浮特性的数值分析

飞机水上漂浮特性作为飞机水上迫降性能的一个方面,在中国民用航空总局颁布的《中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准》中就指出要求需要对飞机水上迫降漂浮特性进行分析,以确保乘员能安全撤离飞机并乘上救生设备.本文基于LS-DYNA应用有限元方法建立飞机水上漂浮的数值模型,引入ALE方法描述飞机漂浮过程中水面外形,采用罚函数耦合约束模拟飞机外层与水面之间的作用,利用显式动力学方法模拟了飞机的漂浮过程,使用添加阻尼的方式用动力分析软件模拟飞机达到漂浮静态的效果,得到飞机漂浮过程中的姿态角、速度、初始淹没深度等物理量变化.     

第十三届全国周培源大学生力学竞赛“基础力学实验”团体赛命题和竞赛总结

对第十三届全国周培源大学生力学竞赛“基础力学实验”团体赛的命题过程、命题原则与思路、竞赛过程与结果等进行了分析和总结，并提出了相关意见与建议。     

仿生结构陶瓷金属复合板抗冲击性能数值研究

复杂组合形式的仿生结构往往具有比单一结构更为优异的性能，为了探索仿生结构陶瓷金属复合板的抗冲击性能，建立了陶瓷金属复合板模型，考虑了砖砌式与龟甲式仿生结构，分别模拟了传统陶瓷金属复合板与仿生结构陶瓷金属复合板受弹体高速冲击的过程。通过对比侵彻各结构复合板后的弹体残余速度，得到了仿生结构陶瓷金属复合板在抗冲击性能上要优于传统陶瓷金属复合板的结论，并进一步通过对比分析了侵彻过程中的弹体剩余速度、陶瓷板损伤情况以及各层板能量损耗结果，分析结果表明：仿生结构较传统结构有局部更为严重的裂纹损伤，并且底层陶瓷板具有更大的陶瓷损伤锥角；仿生结构较传统结构的各层板耗散了更多的能量并且延长了弹体的有效侵彻时间；黏接层能够进一步抑制仿生结构的裂纹扩展和损伤范围。