ANSYS_LS_DYNA模拟鸟撞飞机风挡的动态响应
鸟撞飞机圆弧风挡实验的研究及数值模拟
查些：坚三奎童丝圭垒塞耋堡丝塞一挡是甭失效。
１９９９年在太原理：『１人学应ＦＨ力学研究所的帮助ｈ川Ｉ高速搬影机列歼八一ＩＩ风捎的鸟撞过程进行了拍摄（如图Ｉ一９），对’；０撒ｎ勺全］三［程仃了进步的认谚ｉ。
图１．９高速摄影照片（５０００幅／秒）随着有限元方法的完善及计算机技术的发展，以美国为首的围家又相继开发了其它可用于鸟撞分析的有限元计算软件，如ＬＳ—Ｄ＇Ｙ＇ＮＡ¨…、ＤＹＴＲＡＮ等。
这些软件都是国际著名的结构瞬态动力非线性；１阳应分析软件，而且能进行流固结构的辎合汁算。
通过汁算机模拟非线性乌撞过槲，从ｌｍ大大节省研制新风挡和座舵盖的时削和经费。
Ｂｏｒｏｕｇｈｓ、ＲｏｂｅｒｔＲ．¨…（１９９８年）利用ＤＹＮＡ３Ｄ计算了乌撞［，ｅａｒｊｅｔ４５飞机风挡玻璃的过程，他们用一个较详细的有限元模型描述了胍挡玻璃和其附属结构，并且与以自口的专门用于分析鸟撞风挡的控序进行了比较，阿到用这个模型来求解鸟撞Ｌｅａｕｅｔ４５飞机风挡玻璃更合理的结论。
王爱俊等【＾ｌ胁１（１９９８年、１９９９年）利用ＬＳ．ＤＹＮＡ３Ｄ程Ｊ手作为ｉ三安分析丁．具，采用碰撞接触有限元算泫，刘层合胍挡进行了鸟撺模拟。
采用ＡＩ，Ｅ天踩理５－ｋ母碗士辱＾ｊ一论叉§２．１实验方法本实验采用幽际通用测试飞机风挡玻璃抗岛撞的实验方法（如图２－１所示）。
将规定质量的鸟弹装入鸟弹利壳，通过空气炮发射“呜弹”（吗墩活鸡代替，质量为Ｉ８Ｋｇ），撞击安装于台架上的－｜毛机全尺、Ｊ‘风挡，水模拟空中的鸟撞。
划国产、进【Ｊ两种型号的圳弧ｊｘｂ｝＂‘ｉ驶璃进行，全』０、¨々撼试验。
试件参照飞机上的安簧角度安装于试验台架上，呈剁撞击姿势。
圈２—１鸟撞圆９ｉ风挡的实验圈在实验中，位移传感器、加速发传感器安装于风挡内衣西Ｉ下方测量位移、加速度。
采用超动态应变仪测量风挡玻璃典型位戳的应变。
，本实验采用断丝法测量鸟速，用高速摄影机和高速摄像机从不同角度拍摄鸟撞的全部过程。
飞机安全风挡撞击动态响应数值模拟
，
撞 击 响 应过程
安 全风 挡 结 构 的影响
为安 全 风 挡 的 设 计 改
。
进 和 其 他 撞 击 试 验 提 供 了参 考 乌体
；
安 全风 挡
；
数值模拟
；
L S
—
D Y N A
引言
鸟 体 撞 击 安 全 风 挡数 值 模 拟 方 法 是 从 年 代初 开 始 的 它 可 分 为解耦 解 法 和 耦 合 解法 两 种 解耦 解 法 采 用 方 形 或 三 角 形 等 形 式 的 载 荷 模 拟 鸟体 撞 击 载 荷 然 后 将 此 载荷 作为 已知 条件施加 到 安 全 风 挡 上 单 独 求 解安 全 风 挡 的 动 力 响应 耦 合 解法 建 立 鸟体和 安 全 风 挡 的 有 限 元 模 型 通过 接触部 位 的协 调 条件 进 行 求 解 本 文 建立 了安 全 风 挡 三 维 有 限 元 模 型 利 用 L S D Y N A 对安 全 风 挡 结 构 的 抗 鸟 体 撞 击 性 能进 行 了数 值 分 析
维普资讯
飞机 安 全 风 挡 撞 蠢
动 态 响 应 数值 模 拟
张 月华 龚红 良
海 军 装备 部 1 0 0 8 4 1 海 军 潜艇 学 院 研 究 生 队
2660 7 1
1 乌体 撞 击 安 全 风 挡 在 飞 机 等 飞 行 体 中 是 突 发
性 和 多 发 性 的 事件
飞机 结
，
数值 方 法
Ls
—
有 可 能 造 成 人 员 受伤 和
构 受损
。
安 全 风 挡 结 构 的 鸟体 撞 击 设 利 用非 线性 有 限 元 分析
航空合金板鸟撞实验结果分析及模型建立
·53·文章编号：2095-6835（2023）22-0053-04航空合金板鸟撞实验结果分析及模型建立王裕琳，苏长青，赵天（沈阳航空航天大学安全工程学院，辽宁沈阳110135）摘要：选取航空合金板为实验材料，通过使用红外线测速仪及超动态应变仪进行数据采集，对航空合金板鸟撞实验结果进行分析，研究实验中撞击的全过程，收集到撞击时应力及应变等主要数据，探究撞击事故对于该种材料及其内部所造成的影响；并应用Ansys/Ls-dyna 分析程序建立相对应的分析模型，将实验过程进行量化数值模拟，得出冲击瞬间合金材料板所受应力、所产生应变及其分布规律，并结合实验数据计算结果验证模型的真实性及拟合性。
实验结果表明，该合金材料板受到高速条件下的模拟鸟弹撞击时，合金材料受击中心区域产生较为明显的形变，同时其内部受到约800MPa 的较高应力，但冲击事故时间较短，并未对合金材料板造成更大破坏，同时远离受击中心点区域受到冲击影响随与中心区域距离变大有明显降低，应力沿合金板材较短边方向衰减速度较快。
关键词：合金材料；鸟撞；模拟分析；冲击中图分类号：V215文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.22.015鸟撞是一种因飞鸟与空中高速运动物体（如客机等）相撞而引发的事故。
在航空业中，因鸟撞事故所引发的事故其直接和间接经济损失非常之高。
目前各个国家都采用一定的措施来避免航空工作中的鸟撞事故，但没有任何一种方式能完全防止此类事故的发生[1-3]。
因此在关于飞机结构的可靠性研究中就要将飞机本身的结构承受能力考虑其中，一方面要保证飞机有着一定的承受能力，即使在发生事故的情况下也能够保持最低的承载能力不致坠毁[4-5]；另一方面要考虑到飞机等空中运载工具在实际情况下的运行成本，这就要求飞机在结构上尽可能地删减其冗余结构，同时增加其容纳能力[6-7]。
考虑到鸟撞事故的特殊性，飞机在结构上的设计要求应满足其强度能保证飞机结构在任意可能遭受到鸟撞的位置，受到飞鸟冲击后仍能保证飞机本体结构完成飞行功能的可靠性。
基于ANSYS_LS_DYNA的飞机机翼前缘抗鸟撞分析
采用的是不同的软件。 本文将利用 AN SYS L S 2 D YNA 计算分析典型铝合金机翼前缘结构的抗鸟 撞性能。
2 007年4月 第25卷第2 期
西北工业大学学报 Jou rna l of N o rthw estern Po lytechn ica l U n iversity
A p r. 2007 Vol . 25 N o. 2
基于A N SYS L S 2 D YN A 的飞机机翼 前缘抗鸟撞分析
α
万小朋, 龚 伦, 赵美英, 侯 赤
1 飞机结构抗鸟撞能力的分析方法
1. 1 工程试验方法
α
收稿日期: 2006204230
基金项目: 西北工业大学种子基金 (M 016626) 资助
作者简介: 万小朋 ( 1962- ) , 西北工业大学教授, 博士生导师, 主要从事飞行器结构设计与维修、 复合材料设计与优化 等的研究。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
780345690鸟撞铝板有限元模型侧视图撞击开始后板中心点位移时间历程典型结构分析为了计算该结构的抗鸟撞性能首先必须建立具体结构的飞机机翼前缘模型选取好外形参数后本文分别建立了后掠角为30354045以及蒙皮15种情况下的结构模并进行了仿真计算以下是计算结果如表鸟撞铝板有限元模型正视图计算结果击穿速度?m后掠角?经验公式相比与公式相比本文中计算30277
飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟
飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟
飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟
在实验研究的基础上,建立了某型飞机风挡及其相关部件的全尺寸有限元模型,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D对整个鸟撞击过程进行了数值模拟,得到鸟撞风挡结构动态响应计算结果.分析了鸟撞风挡结构的应力、应变动态时程曲线,讨论了引起风挡结构破坏的主要因素.数值计算结果与实验结果吻合较好,表明所建立的有限元计算模型可靠、计算数据有效.
作者：高磊万小朋赵美英王文智 GAO Lei WAN Xiao-peng ZHAO Mei-ying WANG Wen-zhi 作者单位：西北工业大学,航空学院,西安,710072 刊名：科学技术与工程 ISTIC 英文刊名： SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING 年，卷(期)： 2009 9(9) 分类号：O347.3 关键词：鸟撞飞机风挡数值模拟 ANSYS/LS-DYNA。
基于ANSYS／LS-DYNA的飞机机翼前缘抗鸟撞分析
中图分类 号 ： １ ． Ｖ２ ４ ８
鸟撞 是飞 机在起 飞 降落 过程 中遇到 的主要 危 害 之一， 随着 飞行 器 数 量 的增 加 以及 飞行 器 在 中低 空 的大量使 用 ， 鸟撞 问题 越 来越 引起 人们 的关 注 。 国 美
鸟撞 击 过 程 具 有 以下 特 点 ［ ］ ① 瞬时 冲 击 载 ４ ：
构 的 抗 鸟 撞 设 计 与 分 析 已经 成 为 飞 机 设 计 中必 须 要 考 虑 的 重要 内容 之 一 。 采 用 ＡＮＳ ／ Ｓ ＹＳ Ｌ —
Ｄ Ｎ Ｙ Ａ有限元分析软件对飞机机翼前缘 结构的抗鸟撞能力进行 了数值分析， 分析 结果表明： 与经
验 公式计 算 结果相 比 ， 中的计算 结果较 好 ， 差 范 围一 般在 士１ 左右 ， 小误 差仅 为 ０ ４ 。 文 误 ０ 最 ． 证
等 的研 究 。
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西
北
工 业
大
学 学
报
第 ２ 卷 ５
算公 式 ， 于 常规 的铆 接 铝合 金前 缘 ， 对 穿透 速度 可根
据结构 的具 体情况 选 用下述 公 式 之一计 算 ： （ ）蒙皮厚 度 １ ２ ６ ２ｍｍ ， １ ． ～ ． 前缘 后掠 角 Ｏ～ 。 ７ 。前缘 半径 ６ ３ １ ０ｍｍ， 下述 经 验公式 计算 Ｏ， ． ￣ １ 用
安全 的损伤 或破 坏 。 抗 鸟撞 能力 的分 析计 算 中 ， 在 一
鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台研究的开题报告
鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台研究的开题报告一、选题背景和意义：随着航空业的不断发展，鸟撞飞机的安全问题越来越受到关注。
鸟撞飞机的发生会对飞机起飞和降落过程中的安全带来威胁，甚至会导致飞机坠毁。
因此，研究鸟撞飞机风挡的动响应特性对于提高航空安全水平具有重要意义。
当前，国内外对于鸟撞飞机的研究主要依靠数值模拟和试飞试验两种方法。
数值模拟可以在一定程度上了解鸟撞飞机的作用力和对飞机的影响程度，但由于鸟撞是极其随机和复杂的过程，数值模拟结果需要通过试飞试验进行验证。
因此，试飞试验是研究鸟撞飞机最直接、最可靠的方法。
二、研究目的：本研究旨在开发一款鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台，通过搭载模拟鸟击系统，模拟真实鸟撞过程，进行风挡动响应测试和仿真试验。
平台可提供飞机风挡的力学性能、损伤特性及结构疲劳寿命等方面的信息和数据，为飞机风挡的设计和改进提供技术支持。
三、研究内容和方法：（1）分析和梳理飞机风挡的实际工作环境和难点问题，阐明风挡动响应分析和试验的意义和必要性；（2）介绍鸟撞飞机的研究现状和进展，总结国内外研究的成果和不足；（3）设计和研制鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台，搭载鸟撞模拟系统，通过数值模拟和试验验证，对风挡的力学性能、损伤特性、结构疲劳寿命等进行测试和数据分析；（4）采用实验方法，记录风挡在不同鸟撞速度和不同角度下的运动学和动力学响应，获取力学性能，通过数值模拟和实验进行对比和验证，获得风挡的动力学响应规律和特点；（5）分析试验结果，提取有效信息和数据，形成有关风挡的力学性能、损伤特性、结构疲劳寿命等的相关信息和数据，为风挡设计和改进提供技术支持。
四、预期成果：（1）完成鸟撞飞机风挡动响应分析与仿真试验平台的研制和开发；（2）获得不同鸟撞速度和角度下的风挡运动学和动力学响应信息和数据；（3）提取有关风挡的力学性能、损伤特性、结构疲劳寿命等相关信息和数据；（4）为风挡设计和改进提供可靠的技术支持。
基于ANSYS／LS-DYNA的低速碰撞仿真模拟
基于ANSYS／LS-DYNA的低速碰撞仿真模拟
岳建军
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2004(045)B12
【摘要】提出一种基于ANSYS／LS-DYNA低速碰撞动力响应计算的显式求解分析方法。
首先采用有限元法，将撞击体离散成由三维实体单元构成的具有一定初始速度的离散质量系统，对靶板采用二维壳单元离散。
然后在给定撞击速度的输入条件下，采用点面接触算法求解低速碰撞的动力响应时间历程。
结合一个工程实例计算，说明了该方法的适用性。
【总页数】5页(P157-161)
【作者】岳建军
【作者单位】华中科技大学交通科学与工程学院，湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.基于LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究 [J], 胡韶文;宋年秀;许津;孙根柱;刘鹏
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弧框是鸟撞风挡的最危险部位，并得到该结构风挡抗鸟撞的安全临界速度。模拟结果可为飞机设计提供一定的参考价值。
关键词： 鸟撞 临界速度 动态响应
中 图 分 类 号 ：Ｖ２２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４－０９８Ｘ（２００９）０５（ａ）－０００２－０１
１ 引言 鸟撞问题，一直为飞机设计者所关注。
表１ 风挡玻璃、鸟体材料部分性能参数
以１５０ｍ／ｓ速度撞击时，在３ｍｓ时刻风挡结构 外表面的应力云图。图中看到此时最大应力 达到８７．９９ＭＰａ，主要分布在风挡后弧框及 其下方一定范围内，而非在撞击点处。 ３．２ 风挡位移
飞机风挡结构下方通常放置各种仪 表 、雷 达 等 精 密 仪 器 ， 造 成 座 舱 内 空 间 狭 窄，为保证设备和人员的正常工作，必须进 行 风 挡 结 构 受 鸟 体 撞 击 下 的 位 移 计 算 。鸟 撞发生后，从撞击点开始，分档结构发生较 大的变形，随后鸟体在风挡上滑行到最后 飞 出 。这 个 过 程 中 鸟 体 不 断 挤 压 风 挡 表 面， 使 风 挡 玻 璃 沿 滑 移 面 产 生 较 大 位 移 。图 ２ 为 计算风挡结构中四个位置处节点的位移时 间 曲 线 ， 选 取 点 位 置 如 图 １ 所 示 。其 中 ４ ９ ９ ６ 号 节 点 位 于 撞 击 点 处 。可 以 看 到 对 于 文 中 的风挡结构，在鸟撞１５０ｍ／ｓ速度撞击下，最 大位移可达３８ｍｍ，此处位于撞击点和后弧 框 之 间 。鸟 体 在 风 挡 上 滑 行 大 概 在 ４ ． ５ ｍ ｓ ， 随后在风挡结构的反弹作用下飞出，文中 计算时间取７ｍｓ，以保证鸟体完全飞出风挡 表 面 。风 挡 表 面 位 移 表 现 为 图 ２ 中 变 化 趋 势，即先发生向下的位移，随后在弯曲波的 作用下发生反弹，表现出振荡行为。
３ 计算结果与分析 ３ ． １ 风挡临界速度
对于确定的风挡结构，为计算其鸟撞安 全临界速度，通常需要计算不同鸟撞速度下 风挡玻璃的动态响应。对于本文中的风挡结 构，当鸟撞速度（相对风挡绝对速度）为 ５４０ｋｍ／ｈ时，风挡结构后弧框处的有效塑性 应变达到５％，即风挡破坏，表现在计算模型 中 为 实 体 单 元 失 效 被 删 除 。由 此 得 到 结 论， 计算风挡结构的安全临界速度为１５０ｍ／ｓ。风 挡玻璃在该速度的撞击下，后弧框处最先发 生破坏， 为风挡结构的薄弱部位。图１ 为鸟体
２ 有限元模型
用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立鸟撞风挡有 限元模型，为简化计算，建模时忽略对玻璃 风挡结构动态响应影响不大的结构因素。
如 简 化 对 机 身 、后 弧 框 、铆 钉 等 与 玻 璃 结 合 部 位 的 处 理， 取 而 代 之 为 边 界 固 定 。风挡结 构为圆弧型，其中大圆弧超过半圆，材料为 某型号国产航空玻璃，厚１６ｍｍ，鸟撞击点 为 风 挡 中 部， 撞 击 角 度 与 风 ｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
科技创新导报 ２００９ ＮＯ．１３ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
研 究 报 告
Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ － Ｄ Ｙ Ｎ Ａ 模拟鸟撞飞机风挡的动态响应
王猛 （ 沈阳理工大学装备工程学院 沈阳辽宁 １ １ ０ １ ６ ８ ）
摘 要：利用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ有限元软件建立鸟撞飞机前风挡的三维实体模型，模拟风挡结构抗鸟撞试验的动态响应。模拟结果表明后
参考文献 ［１］ 臧曙光，武存浩，汪如洋等．飞机前风挡
鸟撞动响应分析［Ｊ］．航空材料学报， ２０００，２０（４）：４１－４５． ［２］ 张志林，张启桥，李铭兴．飞机圆弧风挡 鸟撞动响应分析［Ｊ］．航空学报，１９９２，１３ （９） ：５３８．
图１ 鸟撞风挡外表面的Ｍｉｓｅｓ应力分布（３ｍｓ）
图２ 风挡表面位移时间曲线
飞机起飞和降落时通常具有较大的速度， 与鸟体相撞可导致飞机结构的损伤，严重 的鸟撞事件会引发机毁人亡的灾难性事 故 。特 别 是 飞 机 前 风 挡 、座 舱 盖 等 透 明 件 部 位，由于迎风面积大，与鸟相撞的机率也较 大；同时风挡玻璃强度也相对较低，是飞机 上 的 关 键 部 件 。所 以 飞 机 设 计 环 节 中 ， 非常 有 必 要 对 风 挡 受 鸟 撞 冲 击 进 行 模 拟 、分 析 和研究，以便进一步提高飞行安全。
４ 结语
鸟撞风挡玻璃最危险点通常位于后弧框 处 及 其 下 方 。对 于 不 同 结 构 的 风 挡， 其鸟撞安 全临界速度、风挡表面最大位移以及撞击时 间 都 有 差 别 。对 于 本 文 计 算 风 挡 模 型， 临 界 速 度为４５０ｋｍ／ｈ，最大位移整体坐标下为 ３８ｍｍ，同时风挡响应表现为一种振动行为。
飞机前风挡的鸟撞问题属于复杂的非 线性冲击动力学问题，也是冲击碰撞领域 重 点 研 究 内 容 之 一 。早 期 的 抗 鸟 撞 设 计 基 本是通过试验的方法来进行，得到验证性 结 果 和 经 验 数 据 。随 着 计 算 机 技 术 与 有 限 元数值计算理论的发展，现在越来越多地 采 用 数 值 计 算 的 方 法 进 行 鸟 撞 分 析［１－４］。目 前关于鸟撞的有限元模型多分为两类，即 解 耦 解 法 和 耦 合 解 法 。解 耦 解 法 是 把 鸟 撞 冲击载荷作为已知条件加在风挡上而单独 求解动态响应，但鸟撞冲击载荷模型难以 确定， 进 而 直 接 影 响 求 解 精 度 。耦 合 解 法 设 置碰撞接触，通过鸟体和风挡接触部位的 协调条件，建立方程联合求解，可直观模拟 鸟撞风挡的瞬间全过程。本文采用ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ－ＤＹＮＡ有限元软件，建立鸟撞风挡的三 维模型，得到鸟撞风挡的动态响应特征。
针对航空风挡玻璃材料的力学性能， 选择ＬＳ－ＤＹＮＡ材料库中的塑性动力学材 料 模 型 。材 料 的 破 坏 准 则 采 用 最 大 塑 性 应 变失效模式，即当材料塑性应变值达到失 效 塑 性 应 变 时 材 料 破 坏，即：εp≤εpｍａｘ，其中 εpｍ ａ ｘ 为 材 料 失 效 塑 性 应 变 ， 文 中 取 为 ５ ％ 。对 鸟体材料的模拟一直是鸟撞风挡的难点， 因为真实的鸟体本构特性很难描述，目前 文 献 尚 没 有 可 公 认 的 模 拟 报 道 。而 在 实 际 模拟计算中，对鸟体材料模型的选取常用 弹 性 体 、弹 塑 性 体 及 理 想 流 体 等 简 化 模 型 。 本文对鸟体进行简化，取标准质量为１． ８ｋｇ，直径１４ｃｍ的圆柱体，材料采用弹性流 体 模 型 也 可 满 足 计 算 要 求 。相 关 风 挡 玻 璃 、 鸟体的部分材料参数如表１所示。