不同介质中雷靶碰撞动力响应分析

发布时间：2021-11-13 07:08

　　由于实验条件的局限性,传统的雷靶碰撞实验大多在陆地上进行,所测得实验数据往往与雷靶在水中碰撞的真实结果存在一定差距。针对于此运用非线性动力学软件LS-DYNA建立包括空气、水体、鱼雷和靶板等多物质耦合的有限元模型。使用罚函数流固耦合方法对鱼雷无攻角碰撞靶板的过程进行数值分析。给出静水压力在垂直方向上的分布情况,并对比分析介质、水深、碰撞角、初始速度等参数对雷靶碰撞载荷的影响。这为鱼雷系统的可靠性设计提供必要的参考。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(04)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

水中鱼雷模型

在进行结构入水，水下碰撞，浮力等问题计算时，如果深水压力不可忽略时，需要对流体进行压力初始化。非线性动力学软件LS-DYNA提供了多种调节静水压平衡方法，其中关键字卡片INITIAL＿HYDROSTATIC＿ALE和ALE＿AMBIENT＿HYDROSTA-TIC的搭配使用不仅可以较好的实现静水压平衡，而且能够实现鱼雷等水下兵器在无限水域作业场景。其中I＿H＿A主要进行空气域和水域的压力初始化；而A＿A＿H是对空气域和水域的远场边界进行压力初始化。对模型进行计算，并从流体域的远场边界单元上选取三个单元，其中第一个单元处在空气与水的交界面上，第二和第三个单元分别处在1 m和2m水深处，提取三个单元的水压时程曲线，如图2所示。由图2可知，三个单元的静水压值分别为1.01e5Pa、1.11e5Pa和1.21e5Pa，单元之间间隔0.1个大气压。

鱼雷在水中作业时，雷靶间的初始碰撞角大多不是垂直的，而角度的不同，将使得鱼雷壳体受到的载荷也存在很大差异。为研究鱼雷壳体所受载荷随碰撞角变化的规律，现将雷体和靶板之间的夹角θ作为初始碰撞角，X方向作为鱼雷轴线方向，Z方向作为鱼雷横向方向，综合方向表示X、Y和Z的合方向，同样地，以空气和40m水深环境作为研究背景，选取相同的初始速度2m/s和靶板约束条件。通过旋转靶板角度，将雷靶初始碰撞角分为4种工况来考虑，依次为30°，45°，60°和75°。对各工况进行计算，得到雷靶之间的夹角与碰撞力的关系曲线，如图3所示。图3 不同介质中碰撞角与碰撞力的关系曲线

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3492570