击水式复合材料飞行器设计与仿真分析
发布时间：2021-08-29 03:00
当前,对反舰导弹的防御技术水平日趋完善,这就迫切需要反舰导弹提高自身的弹道变轨技术和隐身技术等以增加对舰艇防御的突防能力。基于打水漂原理的弹道变轨技术为反舰导弹的轨迹变换提供了一种新的方案。本课题主要是针对现有反舰导弹的特点和飞行变轨技术的特点和不足,设计了一种可以在空气和水两种介质之间贴水面波浪式前进的击水式飞行器,对入水冲击力作了仿真分析,并校核了飞行器的复合材料结构的强度。在这之前的几个月时间里本人就以下内容进行了大量的研究：（1）设计了一种在空气和水两种介质之间低空飞行的击水式飞行器,主要选择了比强度和比模量都较高的碳纤维环氧树脂基复合材料,设计了碳纤维复合材料层合结构。对飞行器的最大飞行速度进行了理论计算,选用涡扇发动机为飞行器提供前进动力,为避免飞行器产生翻滚或倾斜增加了一套圆盘稳定装置。既保证了飞行器在飞行中的充足动力,又保证了其在打水漂过程中的稳定性。（2）通过UG软件简化了飞行器的整体结构,在HyperMesh中建立了包括飞行器简化模型、水和空气的整体数学模型,选择了LS-DYNA软件中的ALE方法对飞行器击打水面过程进行了动态仿真,得到了飞行器的在击水过程中受到的冲...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究概况
1.2.1 打水漂原理的国内外应用概况
1.2.2 入水冲击问题国内外研究概况
1.2.3 纤维增强复合材料数值分析国内外研究概况
1.3 课题的提出及研究意义
1.3.1 基于打水漂原理的反舰导弹变轨技术的提出
1.3.2 课题的研究意义
1.4 本文的主要研究内容及技术路线
第2章 仿真分析理论基础
2.1 打水漂的物理学原理分析
2.2 流固耦合问题理论基础
2.2.1 流固耦合概念
2.2.2 ALE方法
2.2.3 流固耦合在LS-DYNA程序中的实现
2.3 复合材料的构造及特点
2.4 复合材料结构的抗冲击特性
2.5 复合材料的强度理论
2.6 本章小结
第3章 击水式飞行器总体设计方案
3.1 击水式飞行器的设计目标
3.2 击水式飞行器的结构设计方案
3.2.1 整体外形设计
3.2.2 稳定性设计
3.2.3 机身结构设计
3.2.4 内部结构设计
3.3 飞行器的动力装置和最大飞行速度
3.3.1 作用在飞行器上的主要外力
3.3.2 作最大飞行速度和所需最大推力分析
3.4 击水式飞行器复合材料结构设计
3.4.1 复合材料层合结构设计
3.4.2 纤维缠绕壳体的设计
3.5 本章小结
第4章 飞行器击水冲击力的数值模拟
4.1 数值模拟方法的特点
4.2 有限元模型的建立
4.3 HyperMesh前处理过程
4.3.1 模型简化、导入CAD模型与几何清理
4.3.2 划分网格
4.3.3 状态方程的选择
4.3.4 设置材料和属性
4.3.5 设置边界条件和流固耦合相关定义
4.3.6 设置初始条件
4.3.7 定义求解时间和输出文件
4.3.8 输出K文件及递交LS-DYNA程序求解
4.3.9 和ALE相关的几个关键字解释
4.4 飞行器击打水面所受载荷特性分析
4.4.1 仿真效果
4.4.2 冲击载荷特性总体概括
4.4.3 水对飞行器的反弹总力
4.5 本章小结
第5章 飞行器的复合材料结构强度分析
5.1 有限元建模过程
5.2 HyperMesh前处理
5.2.1 几何清理
5.2.2 划分网格
5.2.3 设置材料和属性
5.2.4 施加载荷
5.2.5 建立约束
5.2.6 输出K文件及递交LS-DYNA程序求解
5.3 数值模拟结果分析
5.4 解决飞行器受冲击防止损坏方案
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的圆盘击水弹跳研究[J]. 陈诗伟. 舰船电子工程. 2013(01)
[2]基于LS-DYNA的复合材料层合板低速冲击损伤研究[J]. 刘玄,张晓晴. 科学技术与工程. 2012(12)
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的示位标入水冲击仿真分析[J]. 蒋克强,张遵鸥,张培成. 电子机械工程. 2012(02)
[4]弹道变轨对冲压动力反舰导弹的影响[J]. 柳长安,张蒙正. 火箭推进. 2012(02)
[5]入水冲击问题综述[J]. 秦洪德,赵林岳,申静. 哈尔滨工业大学学报. 2011(S1)
[6]基于ANSYS/LS-DYNA的某型训练弹跌落强度流固耦合仿真分析[J]. 孙卓,贾志茹. 南京理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
[7]碟形飞行低速特性[J]. 王林林,高歌. 北京航空航天大学学报. 2010(02)
[8]打水漂与物理学规律[J]. 戴岩伟. 大学物理. 2009(12)
[9]钱学森与现代飞行力学[J]. 关世义. 战术导弹技术. 2009(06)
[10]碟形飞行器横航向飞行品质[J]. 王林林,高歌. 北京航空航天大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]复合材料层板高速冲击损伤研究[D]. 古兴瑾.南京航空航天大学 2011
[2]纤维增强复合材料层合结构冲击损伤预测研究[D]. 张彦.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]复合材料加筋板冲击损伤模拟和剩余强度分析[D]. 孙旋.南京航空航天大学 2010
[2]纤维增强复合材料层合板抗冲击性试验及数值分析[D]. 邓君.南京航空航天大学 2010
[3]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]. 于连超.南京航空航天大学 2008
[4]结构高速入水仿真模拟[D]. 郑金伟.大连理工大学 2007
[5]结构高速入水载荷特性数值研究[D]. 郁卫东.大连理工大学 2006
[6]复合材料汽车车轮的强度分析及优化设计[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2006
[7]火箭发动机复合材料壳体强度分析[D]. 邢志浩.南京理工大学 2006
本文编号：3369768
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究概况
1.2.1 打水漂原理的国内外应用概况
1.2.2 入水冲击问题国内外研究概况
1.2.3 纤维增强复合材料数值分析国内外研究概况
1.3 课题的提出及研究意义
1.3.1 基于打水漂原理的反舰导弹变轨技术的提出
1.3.2 课题的研究意义
1.4 本文的主要研究内容及技术路线
第2章 仿真分析理论基础
2.1 打水漂的物理学原理分析
2.2 流固耦合问题理论基础
2.2.1 流固耦合概念
2.2.2 ALE方法
2.2.3 流固耦合在LS-DYNA程序中的实现
2.3 复合材料的构造及特点
2.4 复合材料结构的抗冲击特性
2.5 复合材料的强度理论
2.6 本章小结
第3章 击水式飞行器总体设计方案
3.1 击水式飞行器的设计目标
3.2 击水式飞行器的结构设计方案
3.2.1 整体外形设计
3.2.2 稳定性设计
3.2.3 机身结构设计
3.2.4 内部结构设计
3.3 飞行器的动力装置和最大飞行速度
3.3.1 作用在飞行器上的主要外力
3.3.2 作最大飞行速度和所需最大推力分析
3.4 击水式飞行器复合材料结构设计
3.4.1 复合材料层合结构设计
3.4.2 纤维缠绕壳体的设计
3.5 本章小结
第4章 飞行器击水冲击力的数值模拟
4.1 数值模拟方法的特点
4.2 有限元模型的建立
4.3 HyperMesh前处理过程
4.3.1 模型简化、导入CAD模型与几何清理
4.3.2 划分网格
4.3.3 状态方程的选择
4.3.4 设置材料和属性
4.3.5 设置边界条件和流固耦合相关定义
4.3.6 设置初始条件
4.3.7 定义求解时间和输出文件
4.3.8 输出K文件及递交LS-DYNA程序求解
4.3.9 和ALE相关的几个关键字解释
4.4 飞行器击打水面所受载荷特性分析
4.4.1 仿真效果
4.4.2 冲击载荷特性总体概括
4.4.3 水对飞行器的反弹总力
4.5 本章小结
第5章 飞行器的复合材料结构强度分析
5.1 有限元建模过程
5.2 HyperMesh前处理
5.2.1 几何清理
5.2.2 划分网格
5.2.3 设置材料和属性
5.2.4 施加载荷
5.2.5 建立约束
5.2.6 输出K文件及递交LS-DYNA程序求解
5.3 数值模拟结果分析
5.4 解决飞行器受冲击防止损坏方案
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS/LS-DYNA的圆盘击水弹跳研究[J]. 陈诗伟. 舰船电子工程. 2013(01)
[2]基于LS-DYNA的复合材料层合板低速冲击损伤研究[J]. 刘玄,张晓晴. 科学技术与工程. 2012(12)
[3]基于ANSYS/LS-DYNA的示位标入水冲击仿真分析[J]. 蒋克强,张遵鸥,张培成. 电子机械工程. 2012(02)
[4]弹道变轨对冲压动力反舰导弹的影响[J]. 柳长安,张蒙正. 火箭推进. 2012(02)
[5]入水冲击问题综述[J]. 秦洪德,赵林岳,申静. 哈尔滨工业大学学报. 2011(S1)
[6]基于ANSYS/LS-DYNA的某型训练弹跌落强度流固耦合仿真分析[J]. 孙卓,贾志茹. 南京理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
[7]碟形飞行低速特性[J]. 王林林,高歌. 北京航空航天大学学报. 2010(02)
[8]打水漂与物理学规律[J]. 戴岩伟. 大学物理. 2009(12)
[9]钱学森与现代飞行力学[J]. 关世义. 战术导弹技术. 2009(06)
[10]碟形飞行器横航向飞行品质[J]. 王林林,高歌. 北京航空航天大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]复合材料层板高速冲击损伤研究[D]. 古兴瑾.南京航空航天大学 2011
[2]纤维增强复合材料层合结构冲击损伤预测研究[D]. 张彦.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]复合材料加筋板冲击损伤模拟和剩余强度分析[D]. 孙旋.南京航空航天大学 2010
[2]纤维增强复合材料层合板抗冲击性试验及数值分析[D]. 邓君.南京航空航天大学 2010
[3]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]. 于连超.南京航空航天大学 2008
[4]结构高速入水仿真模拟[D]. 郑金伟.大连理工大学 2007
[5]结构高速入水载荷特性数值研究[D]. 郁卫东.大连理工大学 2006
[6]复合材料汽车车轮的强度分析及优化设计[D]. 刘国军.哈尔滨工业大学 2006
[7]火箭发动机复合材料壳体强度分析[D]. 邢志浩.南京理工大学 2006
本文编号：3369768
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3369768.html
