[發明專利]基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法

在審

• 申請號: 202110241100.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112966415A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黎亮;閻宏藝;章定國
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/25;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，用SPH法對基于帆背潛鴨外形的真實鳥體替代模型進行建模，用有限元法對靶體進行建模，研究以不同速度、不同姿態角撞擊不同類型機翼前緣結構的響應，進行可視化分析，通過數據及云圖得到鳥撞信息。本發明能夠得出鳥體參數對響應的影響，以及機翼前緣結構形式、參數對整體結構抗鳥撞性能的影響，對研究鳥撞問題提供了一種新方法。

技術領域

本發明屬于瞬態沖擊動力學領域，具體為一種基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法。

背景技術

自20世紀初飛機發明起，鳥撞問題便一直嚴重影響著飛機的飛行安全。隨著飛機制造逐步高速化、低空化、低噪化及大型化，鳥撞問題發生的機率越來越大，鳥撞造成的后果也越發嚴重。在飛機設計制造過程中，飛機結構抗鳥撞性能十分重要，而機翼前緣作為飛機重要部件，關系著飛機飛行安全。我國正在從航空大國到航空強國邁進，航空制造事業將會蓬勃發展。飛機結構抗鳥撞設計的適航性驗證試驗十分苛刻，開展鳥撞機翼前緣結構破壞機理的研究，并使用數值仿真方法進行模擬分析尤為重要。

準確的模型、鳥體撞擊靶體的撞擊力分布嚴重影響著數值仿真結果，許多研究者為提升計算結果的準確度，對鳥撞模型進行了分析研究。不同鳥體外形所得到的結果是不同的。目前研究采用的鳥體外形主要有兩端半球中間圓柱形、圓柱形、橢球形、球形4種。

在鳥撞問題研究中，因為地面鳥撞試驗成本高、耗時長，試驗工作環境、相關因素難以控制，所以，數值仿真模擬成為了研究鳥撞問題的最常用方法。隨著計算機技術的不斷更新迭代、發展突破，數值模擬相較試驗更加有效、更加省時，目前主流的大型有限元計算軟件有ABAQUS、PAM-CRASH、LS-DYNA等。

SPH方法是無網格計算方法，隨著理論發展、應用拓展，該方法從最初應用于天體物理學領域，擴展到了沖擊動力學等領域，雖然SPH方法由于計算量大，所以對計算機內存、CPU等配置要求高，但是在鳥撞問題研究中，SPH方法可以良好地展示鳥撞過程中鳥體流體特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，具體步驟為：

采用SPH法建立基于帆背潛鴨外形的真實鳥體替代模型；

采用有限元法建立靶體模型；

設定鳥撞工況信息；

利用ABAQUS進行鳥撞模擬；

輸出響應數據，通過數據及云圖得到鳥撞信息，進行可視化分析。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：本發明建立了真實鳥體模型，真實鳥體模型選取基于帆背潛鴨外形的真實鳥體模型，這樣能夠更好地模擬真實鳥體在撞擊后形體發生的流變現象，更加接近真實鳥撞。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法流程圖。

圖2(a)、圖2(b)為本發明一典型實施案例中帆背潛鴨真實鳥體及三維模型。

圖3為本發明一典型實施案例中用SPH法建立的真實鳥體模型。

圖4為本發明一典型實施案例中用有限元法建立的機翼前緣結構模型圖，其中(a)蒙皮；(b)肋板；(c)擋板；(d)整體結構。