基于PAM-CRASH的鸟撞风挡有限元分析

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1、第４６卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．５２０１６年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１６基于ＰＡＭ-ＣＲＡＳＨ的鸟撞风挡有限元分析刁斌，左洪福，蔡景（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１１１０６）摘要：基于有限元分析软件ＰＡＭ-Ｃｒａｓｈ及其提供的ＳＰＨ法，建立了鸟撞风挡的有限元模型。对鸟击风挡进行了有限元分析，仿真结果显示ＳＰＨ鸟体能够很好地模拟鸟撞风挡的过程，尤其是鸟体破碎和飞溅的情况；确定了风挡可能产生塑性应变的位置；选取多个撞击位置，得出不同撞击位置产生的塑性应变云图，并进行比较分析，

2、得出撞击位置对于风挡的影响。关键词：鸟撞；ＰＡＭ-Ｃｒａｓｈ；ＳＰＨ；风挡；塑性应变；撞击位置中图分类号：Ｖ２１４．１；Ｏ３４６．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１６）０５-０１１２-０３FiniteElementAnalysisofBird-impactWindshieldsBasedonPAM-CRASHＤＩＡＯＢｉｎ，ＺＵＯＨｏｎｇ-ｆｕ，ＣＡＩＪｉｎｇ（CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１１１０６，

3、China）Abstract：Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｂｉｒｄ-ｉｍｐａｃｔｏｆｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｘ－ｐｌｉｃｉｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＰＡＭ-ｃｒａｓｈａｎｄｔｈｅｓｍｏｏｔｈｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ（ＳＰＨ）ｍｅｔｈ－ｏｄ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｉｒｄ-ｉｍｐａｃｔｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎ－ｄｉ

4、ｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＳＰＨｂｉｒｄｃａｎｃｏｒｒｅｃｔｌｙｓｈｏｗｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｍｐａｃｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｂｒｅａｋｉｎｇ-ｕｐａｎｄｓｐｌａｓ－ｈｉｎｇｏｆｔｈｅｂｉｒｄ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｗｈｅｒｅｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎｃｏｕｌｄｄｅｖｅｌｏｐｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｍ－ｐａｃｔｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｂｉｒｄ-ｉｍ－ｐａｃｔ．Keyw

5、ords：ｂｉｒｄ-ｉｍｐａｃｔ；ＰＡＭ-ｃｒａｓｈ；ＳＰＨ；ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ；ｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎ；ｉｍｐａｃｔｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎｓ［５］引言响；王昌银分别采用Ｌａｇｒａｎｇｅ网格和ＳＰＨ法模拟鸟［６］飞机等飞行器在空中飞行时与飞鸟或鸟群相撞所体并进行了鸟撞风挡的对比分析；刘军对风挡进行［１］了动响应分析，并对比分析了不同形状鸟体的撞击影造成的事故通常称为“鸟撞”。鸟撞是随着飞机的响，同时建立了鸟撞下的风挡破坏判据，并进行了模拟诞生就出现的一种飞行事故。［７］鸟撞问题是发生在毫秒量级的复杂冲击碰撞非线计算；ＧｒｉｍａｌｄｉＡ考

6、虑到风挡的层合性以及风挡周围性动力学问题，它具有动载荷、柔性撞击、大变形和高的具体约束。应变率等特点，因而鸟撞实验方面的成本十分昂贵［２］。由于飞鸟撞击风挡的位置具有很大的随机性，而不同位置的撞击对风挡可能产生不同的影响，国内外过去鸟撞一般采用Ｌａｇｒａｎｇｅ法或ＡＬＥ（ＡｒｂｉｔｒａｒｙＬａｇｒａｎｇｅ学者对此鲜有考虑。故本文将使用有限元分析软件Ｅｕｌｅｒ）法来进行数值模拟分析，但由于高速撞击下，鸟ＰＡＭ-ＣＲＡＳＨ以及其中的ＳＰＨ方法，结合Ｖｉｓｕａｌ-体的网格会产生严重的畸变，故近些年来国内外学者Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ的前处理，进行鸟撞

7、风挡的有限元模拟仿开始应用ＳＰＨ，这种无网格方法来进行仿真分析。张［３］真，并分析撞击位置对于风挡的影响。洪涛利用ＳＰＨ和ＦＥＭ耦合方法分析了机翼前缘鸟［４］撞的响应问题；李志强利用ＳＰＨ方法分析了鸟撞过程，计算得到风档结构的变形、位移、应变、撞击力、应１ＳＰＨ算法力、临界撞速、发生破坏的可能位置及其破坏方式等几ＳＰＨ（ＳｍｏｏｔｈｅｄＰａｒｔｉｃｌｅＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ）是光滑粒方面的数据，并考察了ＳＰＨ粒子疏密对计算结果的影子流体动力学方法的缩写，是最近二十多年来逐渐发收稿日期：２０１６－０６－２５修订日期：２０１６－０９－０２作者

8、简介：刁斌（１９９２－），男，江苏泰州人，硕士研究生，主要研究方向为航空器持续适航技术。２０１６年９月刁斌等：基于ＰＡＭ-ＣＲＡＳＨ的鸟撞风挡有限元分析・１１３・展