空投鱼雷开伞及入水瞬间冲击动力学响应分析
发布时间：2020-11-09 04:56
空投鱼雷的开伞及入水过程是典型的过载冲击问题,在对空投鱼雷进行设计和分析时必须要考虑其开伞及入水瞬间产生的冲击载荷因素。空投鱼雷的内部功能零件和外部壳体结构等在冲击载荷作用下将产生结构功能响应,这一具有特殊动力学特性的响应过程,可能会造成空投鱼雷内部零件功能失灵和外部壳体结构强度破坏等严重影响空投鱼雷整体性能的问题。对冲击现象进行理论分析,同时运用有限元分析软件对其进行数值仿真模拟是分析空投鱼雷在开伞及入水过程中所涉及的过载冲击问题的有效方法,这对空投鱼雷的设计与控制具有重要的指导意义。本课题针对空投鱼雷在开伞及入水过程中所涉及的冲击动力学问题,首先对开伞及入水问题的研究动态与现状进行简要的回顾,其次对鱼雷结构在开伞及入水过程中涉及的基本理论(过载冲击与流固耦合)及对应的分析方法做了简单介绍。接着从软件LS_DYNA在流体-结构耦合模拟及非线性动力分析方面的适用性出发,对LS_DYNA的数值仿真基本理论进行了简单介绍,为后续运用LS_DYNA对空投鱼雷开伞及入水进行数值仿真模拟奠定了基础。在本课题中运用LS_DYNA有限元软件首先对空投鱼雷开伞冲击进行动态响应分析,验证鱼雷壳体和环箍的强度是否符合设计要求。接着对空投鱼雷进行入水冲击分析,考虑到结构入水是一个复杂的流固耦合问题,先对数值仿真模拟方法的可行性进行了验证,并对仿真模拟过程中需要注意的问题进行了相关讨论,在此基础之上再对不同入水角度下的冲击载荷进行分析,寻求空投鱼雷的最佳入水角度。最后建立最佳角度下的空投鱼雷入水模型,并对鱼雷结构的动态响应特性进行分析,从中发现空投鱼雷结构设计上的薄弱点,验证其是否符合设计要求。本论文通过运用LS_DYNA有限元分析软进行件数值仿真模拟,完成了对空投鱼雷开伞及入水瞬间冲击动力学的响应分析,为空投鱼雷的设计和控制提供一定的参考与指导。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ630
【部分图文】：
无论是过去、现在，还是将来，鱼雷永远是一种最重要水中兵器。随着现代??军事技术的发展和军事战略部署的需要，．自上世纪六十年代开始，水中兵器也朝??着超高速与远程运载的方向发展——超空泡鱼雷、火箭助飞鱼雷和空投鱼雷，如??图１．１－１．３所示。??
军事技术的发展和军事战略部署的需要，．自上世纪六十年代开始，水中兵器也朝??着超高速与远程运载的方向发展——超空泡鱼雷、火箭助飞鱼雷和空投鱼雷，如??图１．１－１．３所示。??酔．．４＊１．?．?．１１??图１．?１超空泡鱼雷?图１．２火箭助飞鱼雷??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｔｏｒｐｅｄｏ?Ｆｉｇ．?１．２?ｒｏｃｋｅｔ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?化ｒｐｅｄｏ??Ｆ＇??Ｉ?Ａ?，?＊?？?，＇１：．．讀??ｉ‘?ｉｉｉＴ?ＩＩＩ?Ｉ?ｌｉｉ＾＊＊?■，?．．．Ｉ．＇扣??ｊ?＇讀?．??ｋ．?黄??图１．３空投鱼雷??Ｆｉｇ．?１．３?ａｅｒｉａｌ?ｔｏｒｐｅｄｏ??空投鱼雷因其在军事战略部署上的独特地位，成为目前世界各国在兵器行业??中重点研发的对象。其发射方式主要有直升飞机和固定翼飞机空投，空投鱼雷的??全弹道过程分为空中、入水、水下航行Ｈ阶段，如图１．４所示。空投鱼雷在空中??的力学行为（开伞和脱伞）将直接影响其入水角度、攻角和速度等参数。空投鱼雷??的开伞和入水动作是一瞬态问题，期间涉及到复杂的冲击动力学问题和流固锅合??问题。在开伞过程中
该方法具有能够非常精确地描述结构边界运动的优点。但在处理大变形问题??中，由于算法自身特点的限制，可能发生严重的网格崎变现象，这种现象对计算??的进行不利Ｃ如应用纯拉裕朗日方法，图２．４ａ所示在刚性墙附近的金属棒在高速??冲击下，由于冲击面发生剧烈变形，求解结果的精度可能很低，如图２．４ｂ所示。??ｉｌｉｉｉｉｊ?Ｍｉｌ??｜｜｜Ｌ?壓??；；團：；Ｅ?棄?３?ＳｔＴ＇ｖ＇＾—ｒｉｉＴ??項?關ｉ喔！??＇?里槪??图２．４纯拉格朗日高速冲击求解??巧?Ｆｉｇ．２．４?Ｐｕｒｅ?Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｉｍｐａｃｔ??在ＬＳ＿ＤＹＮＡ的单元库中多数单元都是低阶单元，由于运种求解方法在时间??域上采用显示积分法，故对细密网格更加适合。在此基础上对其进行近似处理后，??只需求解关于每个自由度的独立一元一次方程，且经验表明，较少数量的高阶单??元比较多数量的低阶单元的效率更低。??２．５．２欧拉方法??欧拉（Ｅｕｌｅｒ）方法Ｗ空间坐标为基础，使用这种方法划分的网格和所分析的??物质结构式相互独立的，网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动，??有限元节点即为空间点，其所在空间的位置在整个分析过程中始终是不变的，而??材料在网格中流动
【参考文献】
本文编号：2875922
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ630
【部分图文】：
无论是过去、现在，还是将来，鱼雷永远是一种最重要水中兵器。随着现代??军事技术的发展和军事战略部署的需要，．自上世纪六十年代开始，水中兵器也朝??着超高速与远程运载的方向发展——超空泡鱼雷、火箭助飞鱼雷和空投鱼雷，如??图１．１－１．３所示。??
军事技术的发展和军事战略部署的需要，．自上世纪六十年代开始，水中兵器也朝??着超高速与远程运载的方向发展——超空泡鱼雷、火箭助飞鱼雷和空投鱼雷，如??图１．１－１．３所示。??酔．．４＊１．?．?．１１??图１．?１超空泡鱼雷?图１．２火箭助飞鱼雷??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｔｏｒｐｅｄｏ?Ｆｉｇ．?１．２?ｒｏｃｋｅｔ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?化ｒｐｅｄｏ??Ｆ＇??Ｉ?Ａ?，?＊?？?，＇１：．．讀??ｉ‘?ｉｉｉＴ?ＩＩＩ?Ｉ?ｌｉｉ＾＊＊?■，?．．．Ｉ．＇扣??ｊ?＇讀?．??ｋ．?黄??图１．３空投鱼雷??Ｆｉｇ．?１．３?ａｅｒｉａｌ?ｔｏｒｐｅｄｏ??空投鱼雷因其在军事战略部署上的独特地位，成为目前世界各国在兵器行业??中重点研发的对象。其发射方式主要有直升飞机和固定翼飞机空投，空投鱼雷的??全弹道过程分为空中、入水、水下航行Ｈ阶段，如图１．４所示。空投鱼雷在空中??的力学行为（开伞和脱伞）将直接影响其入水角度、攻角和速度等参数。空投鱼雷??的开伞和入水动作是一瞬态问题，期间涉及到复杂的冲击动力学问题和流固锅合??问题。在开伞过程中
该方法具有能够非常精确地描述结构边界运动的优点。但在处理大变形问题??中，由于算法自身特点的限制，可能发生严重的网格崎变现象，这种现象对计算??的进行不利Ｃ如应用纯拉裕朗日方法，图２．４ａ所示在刚性墙附近的金属棒在高速??冲击下，由于冲击面发生剧烈变形，求解结果的精度可能很低，如图２．４ｂ所示。??ｉｌｉｉｉｉｊ?Ｍｉｌ??｜｜｜Ｌ?壓??；；團：；Ｅ?棄?３?ＳｔＴ＇ｖ＇＾—ｒｉｉＴ??項?關ｉ喔！??＇?里槪??图２．４纯拉格朗日高速冲击求解??巧?Ｆｉｇ．２．４?Ｐｕｒｅ?Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｉｍｐａｃｔ??在ＬＳ＿ＤＹＮＡ的单元库中多数单元都是低阶单元，由于运种求解方法在时间??域上采用显示积分法，故对细密网格更加适合。在此基础上对其进行近似处理后，??只需求解关于每个自由度的独立一元一次方程，且经验表明，较少数量的高阶单??元比较多数量的低阶单元的效率更低。??２．５．２欧拉方法??欧拉（Ｅｕｌｅｒ）方法Ｗ空间坐标为基础，使用这种方法划分的网格和所分析的??物质结构式相互独立的，网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动，??有限元节点即为空间点，其所在空间的位置在整个分析过程中始终是不变的，而??材料在网格中流动
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
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4 王少波,刘元杰,梁醒培,赵明皞,王正伟;弹性板在粘性流体中的耦合振动分析[J];机械工程学报;2004年07期
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相关硕士学位论文 前1条
1 宓莎;开伞过载测试技术研究[D];中北大学;2013年
本文编号：2875922
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