基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法技术

本发明专利技术涉及鸟撞技术领域，为了使结构抗鸟撞性能评估更准确，提供了基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法


[0001]本专利技术涉及鸟撞
，具体是一种基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法
。

技术介绍

[0002]在飞机结构抗鸟撞设计领域，鸟体与结构碰撞是非常复杂的强非线性和强耦合的动力学过程，发生鸟撞后，如何对结构的抗鸟撞性能进行定量的评判一直是困扰着结构设计人员的关键问题
。
[0003]传统的结构抗鸟撞性能评估，主要提取结构薄弱位置的接触力与应力时程曲线分析鸟撞风挡的破坏机理，以直接受鸟撞部件的应力
、
应变和损伤情况等作为抗鸟撞性能的评估参数
。
这种方式主要依据经验进行定性的判断，不能准确的反应结构承受鸟撞后，能量在结构之间的传递情况，无法对复杂的结构零组件进行直观的评判
。
[0004]另一种判断结构抗鸟撞性能的方式是依据试验与数值模拟中撞击点处的变形情况与破坏形式来判断结构抗鸟撞性能的优劣
。
使用撞击点处的变形情况与破坏形式来判断结构抗鸟撞性能，对于未发生穿透破坏的情况，判断准确性较低，适用性差
。

技术实现思路

[0005]为了使结构抗鸟撞性能评估更准确，本申请提供了一种基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法
。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，包括：
[0008]步骤
1、
建立待评价模型，所述待评价模型包括鸟体<br/>SPH
模型及结构有限元模型，所述结构有限元模型包括蒙皮
、
横梁及紧固件；
[0009]步骤
2、
根据鸟体质量和速度计算鸟体动能；
[0010]步骤
3、
模拟鸟体与结构的碰撞过程，并获取碰撞过程中鸟体能量及结构能量；
[0011]步骤
4、
若鸟体能量与结构能量的和与鸟体动能在误差范围内，则计算评价指标
P
，，
[0012]步骤
5、
基于评价指标
P
进行结构抗鸟撞性能评估：
P
值越大，结构抗鸟撞性能越好
。
[0013]进一步地，所述步骤1还包括：对结构进行编号：蒙皮编号为
Part_skin_x(x
＝1，2，
...
，
i)
，其中
i
为蒙皮零件数，横梁编号为
Part_beam_x(x
＝1，2，
...
，
j)
，其中
j
为横梁零件数，紧固件编号为
Part_fastener_x(x
＝1，2，
...
，
k)
，其中
k
为紧固件零件数
。
[0014]进一步地，所述步骤3获取碰撞过程中鸟体能量及结构能量的具体步骤为：
[0015]步骤
31、
获取碰撞后的鸟体内能及鸟体动能；鸟体能量＝鸟体内能
+
鸟体动能；
[0016]步骤
32、
根据结构变形计算蒙皮内能
、
横梁内能及紧固件内能，结构能量＝蒙皮内能
+
横梁内能
+
紧固件内能
。
[0017]进一步地，所述步骤
32
中，蒙皮内能
、
横梁内能及紧固件内能的计算方式为：蒙皮
内能横梁内能紧固件内能式中：为结构零件的应变，为结构零件的弹性模量，为结构零件的体积
。
[0018]进一步地，所述步骤4中，若鸟体能量与结构能量的和与鸟体动能不再误差范围内，则对结构有限元模型进行修改，直至鸟体能量与结构能量的和与鸟体动能在误差范围内
。
[0019]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：本申请给出了鸟撞前后结构能量传递和变化的数值计算方法，建立了以鸟撞前后能量传递关系为基础的结构抗鸟撞性能评判量化指标；基于能量守恒进行评判，可对任意鸟撞情况的结构抗鸟撞性能进行评判，尤其适用于难以给出量化衡量指标的对未发生穿透的鸟撞情况
。
通过紧固件能量与蒙皮能量进行性能评估，为优化设计提供了方向，能有效提高结构抗鸟撞优化设计迭代效率
。
附图说明
[0020]图1为基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法流程图；
[0021]图2为航空侧壁板结构抗鸟撞分析模型；
[0022]图3为航空侧壁板结构抗鸟撞分析应变曲线；
[0023]图4为结构鸟撞前后能量变化；
[0024]图5为结构鸟撞后各类型零件能量占比
。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0026]如图1所示，基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，包括：
[0027]步骤
1、
建立待评价模型，所述待评价模型包括鸟体
SPH
模型及结构有限元模型，所述结构有限元模型包括蒙皮零件
、
横梁零件及紧固件；
[0028]步骤
2、
根据鸟体质量和速度计算鸟体动能；
[0029]步骤
3、
模拟鸟体与结构的碰撞过程，并获取碰撞过程中鸟体能量及结构能量；
[0030]步骤
4、
若鸟体动能＝鸟体能量
+
结构能量，则计算评价指标
P
，
[0031]步骤
5、
基于评价指标
P
进行结构抗鸟撞性能评估：
P
值越大，结构抗鸟撞性能越好
。
[0032]本申请以航空结构零件
CAD
模型为基础，在
Pam
‑
Crash
软件平台下对鸟体碰撞结构的动态冲击过程进行仿真，并分析提取碰撞过程前后鸟体和结构各类零件能量的变化，建立以蒙皮和紧固件能量关系为基础的结构抗鸟撞性评价指标，从而提供了一种结构抗鸟撞性能评价的量化标准
。
[0033]实施例
[0034]图2显示的是一个飞机机身典型侧壁版布局结构示意图，该零组件包括1块蒙皮
、6
根横梁
、2
根边框和各零件之间连接的紧固件
。
[0035]基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，包括：
[0036]步骤
S1
：在
Pam
‑
Crash
中建立该结构零件的有限元模型，并建立鸟体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，其特征在于，包括：步骤
1、
建立待评价模型，所述待评价模型包括鸟体
SPH
模型及结构有限元模型，所述结构有限元模型包括蒙皮
、
横梁及紧固件；步骤
2、
根据鸟体质量和速度计算鸟体动能；步骤
3、
模拟鸟体与结构的碰撞过程，并获取碰撞过程中鸟体能量及结构能量；步骤
4、
若鸟体能量与结构能量的和与鸟体动能在误差范围内，则计算评价指标
P
，，步骤
5、
基于评价指标
P
进行结构抗鸟撞性能评估：
P
值越大，结构抗鸟撞性能越好
。2.
根据权利要求1所述的基于能量耗散途径的结构抗鸟撞性能评估方法，其特征在于，所述步骤1还包括：对结构进行编号：蒙皮编号为
Part_skin_x(x
＝1，2，
...
，
i)
，其中
i
为蒙皮零件数，横梁编号为
Part_beam_x(x
＝1，2，
...
，
j)
，其中
j
为横梁零件数，紧固件编号为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小龙，陈小云，唐维，王乐，闫伟，代怡，李茂林，
申请(专利权)人：中航成飞民用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：