飞机碰撞混凝土靶的冲击载荷解析研究

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1、飞机碰撞混凝土靶的冲击载荷解析研究张超2015年01月中图分类号：TB122UDC分类号：531飞机碰撞混凝土靶的冲击载荷解析研究作者姓名张超学院名称机电学院指导教师欧卓成教授答辩委员会主席黄风雷教授申请学位工学硕士学科专业工程力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月AnalyticalresearchonimpactingloadofaircraftcrashinguponaconcretetargetCandidateName：ChaoZhangSchoolorDepartme

2、nt:SchoolofMechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.ZhuochengOUChair,ThesisCommittee：Prof.FengleiHuangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EngineeringMechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是

3、我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要冲击载荷方程是关于安全壳在飞机碰撞下分析研究工作的首要方面，逐渐的成为国内外研究的热点之一。大量的研究表明，传统的冲击载荷方程，由于在推导过程中采用了一些假设和忽略的条件，使

4、得在冲击载荷方程中出现了一个不确定的修正因子。其中比较重要的忽略条件就是忽略掉了飞机在碰撞过程中，在飞机完整部分与混凝土靶之间存在的破损区。而破损区的存在是如何通过修正因子来影响冲击载荷方程这一问题目前还没有比较合理的解释。因此本文通过应力波思想，解释了破损区的成型机理，建立了新的碰撞模型，对飞机碰撞静止和移动混凝土靶，分别给出该区间长度的表达式，并采用动量守恒原理，给出了修正因子的表达式，对带有破损区的冲击载荷方程进行修正。考虑飞机碰撞过程中应力波的传播认为：飞机前端与靶碰撞时导致远大于飞机材料

5、塑性屈服极限或屈曲应力极限，则将在飞机中回传一个双波结构，当前驱弹性波到达机尾后将反射一个回传的卸载波。当此卸载波与塑性波相遇时，导致塑性波卸载至破坏极限以下，从而形成了有限长度的破损区。得出的破损区长度表达式表明，该区长度与飞机瞬时碰撞速度和剩余长度有关，随着碰撞的结束，该区的长度最终减小到零。基于前端破损区的概念和动量定理，分别得到了飞机碰撞静止靶和移动靶的冲击载荷公式修正因子的解析表达式。发现该修正因子在物理上可看作是飞机完整部分与破损部分界面两端质点速度差与飞机撞击速度之比。并且，引入飞机

6、破损区等效质点速度分布函数，得出修正因子存在一定的取值范围。在一般情况下，修正因子不是常数，而是时间的函数。通过分析可知，引入修正因子对冲击载荷方程的修正，正是由于具有速度分布的破损区的存在使得碰撞过程中，飞机整体的动量改变量将不同于传统的模型。即修正因子与破损区的等效速度分布相关。关键词：冲击载荷方程；破损区；修正因子；等效速度IAbstractTheanalyticalresearchofimpactloadequationistheprimaryaspectaboutplanecrashin

7、guponthecontainmentandgraduallybecomingoneofthemostimportantandactivesubjects.Manyresearchersfoundthatbecausesomeassumptionsareusedandsomeconditionsareignoredinthederivationprocessmakinganuncertaincorrectionfactorappearedintheimpactloadequation.Themor

8、eimportantignoredconditionisthatthereisacrashingregionbetweentheintegralpartofaircraftandconcretetargetduringimpact.Buthowcrashingregionaffecttheimpactloadequationbycorrectionfactor.Untiltonow,itisunclear.Thereforethispaperexplainstheformation