基于真实形状鸟体的撞击方向对鸟撞分析影响研究

发布时间：2019-07-11 09:06

【摘要】：鸟体形状及撞击方向对鸟撞分析影响较大。真实鸟体形状复杂,不同鸟类外形、大小各异,研究中常用简化替代模型模拟。4种常见鸟体替代模型为球体、圆柱体、两端半球-中间圆柱体及椭球体。实际鸟撞事故中,鸟可能从头、尾、翼及腹部等不同方向撞击飞机,所致影响不尽相同。对此,建立真实形状鸟体撞击刚性靶有限元模型,研究不同撞击方向对鸟撞分析影响;进行4种简化鸟体替代模型分析,并与真实形状鸟体分析结果对比,研究替代模型对真实形状不同撞击方向的适用性。结果表明,不同撞击方向对分析结果影响较大,腹部冲击力极值最大,冲击持时最短;头、尾部冲击极值较小。腹部冲击动能衰减最快、最多,尾、翼部次之,头部最慢。尾部与两端半球-中间圆柱体撞击计算结果吻合较好;腹部与椭球体长边侧撞击计算结果吻合较好;头、翼部与替代模型计算结果吻合较差。
文内图片：

图片说明：由于鸟类身体结构复杂，研究中常用简化的替代模型模拟，主要有球体、圆柱体、两端半球－中间圆柱体及椭球体4种，见图1。图1四种简化鸟体替代模型Fig．1Foursubstitutebirdmodels对鸟体替代模型，Ｒichard［5］认为替代鸟体应标准化，并推荐使用图1的圆柱体、两端半球－中间圆柱体及椭球体模拟鸟体。国标［6］规定鸟撞试验的鸟弹外形为圆柱体，长径比为2∶1。Meguid等［7－8］对文献［5］的3种形状鸟体撞击刚性靶及风机叶片进行数值计算影响研究，认为鸟体、靶体初始接触面积对冲击力影响较大，鸟体长径比对冲击压力影响不大。图2为一架客机遭遇鸟群“袭击”示意图。实际鸟撞事故中，因鸟类飞行轨迹具有随机性，鸟体可能从头、尾、翼、腹部等不同方向撞击飞机，所致影响不相同。由于鸟体结构的复杂性，简化鸟体替代模型已远不能满足研究需要，故尝试建立真实形状的鸟体进行研究。McCallum等［9－10］用加拿大天鹅实际物理尺寸建立鸟体研究表明，含头、长颈的鸟体模型能正确预测冲击载荷及靶体破坏，且计算结果冲击时程更长，冲击力极值更大。Lakshmi［11］通过建立真实鸟体模型，对不同部位取不同密度研究表明，分析小鸟撞问题时可用传统的简化鸟体躯干模型，大鸟撞时鸟体中其它部位不可忽视。Hedayati等［12－13］建立几何形状更准确精细的鸟体模型，研究真实形状鸟体从各部位对结构冲击的靶体损伤，并将真实形状鸟体计算结果与替代模型计算结果及实验结果对比表明，真实鸟体模型计算结果与理论计算值差别较大，与实验值吻合较好。图2客机鸟撞事故Fig．2Aflockofbirdsstrikinganairplane虽鸟类不同，体型、大小相差较大，但其结构类似，均由椭球状躯干、细长颈、一对翅膀、远小于躯干的头?
文内图片：

客机鸟撞事故Fig．2Aflockofbirdsstrikinganairplane

图片说明：究中常用简化的替代模型模拟，主要有球体、圆柱体、两端半球－中间圆柱体及椭球体4种，见图1。图1四种简化鸟体替代模型Fig．1Foursubstitutebirdmodels对鸟体替代模型，Ｒichard［5］认为替代鸟体应标准化，并推荐使用图1的圆柱体、两端半球－中间圆柱体及椭球体模拟鸟体。国标［6］规定鸟撞试验的鸟弹外形为圆柱体，长径比为2∶1。Meguid等［7－8］对文献［5］的3种形状鸟体撞击刚性靶及风机叶片进行数值计算影响研究，认为鸟体、靶体初始接触面积对冲击力影响较大，鸟体长径比对冲击压力影响不大。图2为一架客机遭遇鸟群“袭击”示意图。实际鸟撞事故中，因鸟类飞行轨迹具有随机性，鸟体可能从头、尾、翼、腹部等不同方向撞击飞机，所致影响不相同。由于鸟体结构的复杂性，简化鸟体替代模型已远不能满足研究需要，故尝试建立真实形状的鸟体进行研究。McCallum等［9－10］用加拿大天鹅实际物理尺寸建立鸟体研究表明，含头、长颈的鸟体模型能正确预测冲击载荷及靶体破坏，且计算结果冲击时程更长，冲击力极值更大。Lakshmi［11］通过建立真实鸟体模型，对不同部位取不同密度研究表明，分析小鸟撞问题时可用传统的简化鸟体躯干模型，，大鸟撞时鸟体中其它部位不可忽视。Hedayati等［12－13］建立几何形状更准确精细的鸟体模型，研究真实形状鸟体从各部位对结构冲击的靶体损伤，并将真实形状鸟体计算结果与替代模型计算结果及实验结果对比表明，真实鸟体模型计算结果与理论计算值差别较大，与实验值吻合较好。图2客机鸟撞事故Fig．2Aflockofbirdsstrikinganairplane虽鸟类不同，体型、大小相差较大，但其结构类似，均由椭球状躯干、细长颈、一对翅膀、远小于躯干的头部及附属结构组成。本文用?
【作者单位】：东南大学工程力学系;江苏省工程力学分析重点实验室;
【分类号】：V328

【参考文献】