基于LS-DYNA的冰雹沖擊鋁合金平板數(shù)值模擬.pdf

1、高速冰雹能夠?qū)︼w機(jī)等航空飛行器造成嚴(yán)重?fù)p傷，威脅其飛行安全，所以對航空材料的抗冰雹沖擊性能進(jìn)行研究具有重要意義。從目前的文獻(xiàn)[4-9]來看，主要是對單個(gè)冰雹的試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究。本文采用考慮應(yīng)變率效應(yīng)的冰雹材料模型，并應(yīng)用冰雹SPH(SmoothedParticle Hydrodynamics)算法和鋁合金靶板的FEM(Finite Element Method)算法耦合的方法，首先運(yùn)用LS-DYNA軟件建立單個(gè)冰雹沖擊AA2014

2、T4鋁合金平板的數(shù)值模型，單冰雹沖擊的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合，在此基礎(chǔ)上探索通過數(shù)值模擬的方式對多個(gè)冰雹沖擊的現(xiàn)象進(jìn)行研究。通過數(shù)值模擬本文獲得以下結(jié)論:
　　1.單冰雹沖擊數(shù)值模擬獲得的靶板最大中心位移與參考文獻(xiàn)[5]中試驗(yàn)結(jié)果總體相一致。通過參考文獻(xiàn)[5]中的失效沖擊速度確定了鋁合金材料的失效應(yīng)變，可以模擬鋁合金平板在高速?zèng)_擊下的碎裂和穿透失效行為。單冰雹沖擊的數(shù)值模擬結(jié)果表明隨著冰雹直徑、冰雹沖擊速度的增加，鋁合金平板

3、的位移變形和有效塑性應(yīng)變不斷增大，在超過失效應(yīng)變后單元發(fā)生失效。而隨平板厚度的增加抵抗冰雹沖擊的能力增強(qiáng)。
　　2.對不同中心距離的兩個(gè)冰雹沖擊進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明隨著中心距離的減小造成沖擊損傷的疊加效應(yīng)增強(qiáng)。使用MATLAB與LS-PREPOST建立了隨機(jī)分布多冰雹沖擊的數(shù)值模型，多冰雹沖擊數(shù)值模擬結(jié)果表明在冰雹數(shù)量較多或冰雹之間中心距離較小時(shí)會(huì)造成比單冰雹大得多的沖擊損傷，這時(shí)按單冰雹沖擊試驗(yàn)所確定的平板厚度不能滿足安全要