基于LS-DYNA的弹体撞水过程流固耦合动力分析

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了三维弹性弹丸体在多物质流体介质中运动的有限元动力分析模型,采用ALE方法对弹体撞水过程进行了流固耦合数值模拟,探讨了其中关键控制参数对弹体入水过程的影响。仿真结果表明,该仿真模型可以解决弹体撞水流固耦合计算中流体形变引起的数值计算困难,求解出的水—气交界面变化情况比较合理,求解出的不同撞水初态下弹体姿态和位置变化情况,可以为弹体撞水初态的选择提供依据。

平头旋转壳撞水水弹性效应的研究

本文首次用严格满足流体力学、弹性力学和定解条件的数值方法来研究平头壳体撞水水弹性效应。 本文给出的这些方程的离散化形式特别适合于用计算机求解。文中列举的示范性计算中,其数值解与实测结果作了比较,说明本文解法有高的精度。 本文精确地揭示了壳体瞬态响应的详细特征,获得了壳体和流体早期运动的完整图象。

任意的拉格朗日欧拉边界元－有限元混合法分析物体撞水响应

计算物体的撞水响应目前已有了一些专用的算法．本文在分析和比较这些算法的基础上，提出了一个解撞水问题的任意的拉格朗日欧拉边界元－有限元混合法（ＡＬＥ－ＢＥ－ＦＥＭ），这个方法不仅充分发挥了边界元法计算半空间流场的优越性，而且还能计及液面大晃动的非线性边界条件和物体变形所造成的影响．文中给出圆柱刚体和楔形刚柱体两个撞水算例，结果有力表明该方法的可靠性和有效性。

平底物体撞水响应分析

从二维的Navier Stokes方程出发 ,借助于拉普拉斯变换与数值逆变换技术 ,采用边界元方法对二维刚性平底物体撞水 (粘性流场 )的响应问题进行了分析 .在拉氏变换域内将线性化的Navier Stokes方程转化为求解相应的势函数和流函数 ,前者满足拉普拉斯方程 ,后者满足Helmholtz方程 .

平头旋转壳撞水水弹性实验的研究

制作一个钢质锥柱形平头旋转壳体,使用中国船舶科学研究中心的冲击水池,采用自由落体投放,拖长线测量方法,测定撞水压力、撞水加速度及撞水应变.由测值得出乎头旋转体入水的峰压与初速成正比关系,P=1.016+1.139υο,并实测出体现水弹性各参量关系的时程曲线.

时域边界元法分析撞水响应

基于势流理论，考虑流场的可压缩性，首先利用积分变换导得了势流问题的一个动力学倒易定理．在此基础上进而求得问题对应的时空边界积分方程．然后通过对边界和时间轴同时离散，建立了一组有递推形式的时间域边界元方程．最后结合液面条件和物体运动方程耦合求解得到了刚体的撞水响应．几个算例表明时域边界元法比普通边界元法有更高的计算效率．

基于ANSYS/LS-DYNA的返回舱海面撞水动力研究

在理论分析刚形体垂直撞水动力特性的基础上,分别推导出基于von Karman理论和通用Wagner理论的圆球底返回舱撞水冲击过载公式,然后借助ANSYS/LS-DYNA动力显式程序中ALE算法的优势,进行返回舱海面垂直撞水动力数值仿真;针对数值仿真结果和理论分析预报结果的比较分析来验证数值仿真的可行性,同时给出数值计算弹性体模型垂直撞水的撞水冲击过载;结果表明:采用ANSYS/LS-DYNA的ALE算法可以有效地数值模拟返回舱撞水动力特性,为进一步控制返回舱海面回收以及数值分析撞水动力特性提供有力的技术支持,且大大节约了试验经费。

运动圆柱体水平撞水时的弯曲振动响应分析

针对空投弹药入水冲击问题,应用结构振动学理论及相关求解方法,研究了圆柱体在水平入水时与水面发生碰撞瞬间沿长度方向受到水面冲击载荷作用时的弯曲振动响应,建立了数学模型,并利用动力学仿真软件对其入水过程进行了仿真计算.结果表明圆柱体材料弹性模量、截面积、质量和长度对其响应有很大影响,使用文中所采用的解析法可以计算运动体水平撞水瞬间的弯曲振动响应,为空投入水弹药壳体设计提供理论参考.

圆柱体轴向撞水振动响应分析

针对运动圆柱体入水冲击问题,应用结构振动学理论及相关求解方法,研究了圆柱体在垂直入水时与水面发生碰撞瞬间轴向受到水面冲击载荷作用时的振动响应,建立了数学模型,并利用动力学仿真软件对其入水过程进行了仿真计算,同时与试验数据进行了对比分析,验证了解析法的正确性。结果表明圆柱体材料弹性模量、截面积、质量和长度对其响应有很大影响,使用文中所采用的解析法可以计算运动体轴向撞水瞬间的振动响应,可为空投入水弹药壳体设计提供理论参考。

基于粘性流模型刚性物体撞水响应的边界元分析

基于二维Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，在线性化条件下，对于刚性物体撞水作用下的粘性流场分析，提出一个边界元－Ｌａｐｌａｃｅ数值闻变换混合方法。

边界元的耦合界面步进法分析物体撞水响应

计算物体的撞水响应目前已有了一些专用的算法。在分析和比较这些算法的基础上，提出了一个解撞水问题的边界元耦合界面步进法，该方法不仅可充分发挥边界元计算半空间流场的优越性，更主要是在加速收敛方面有其独到之处。给出圆柱刚体和楔形刚体两个撞水算例，结果表明了该方法的可靠性和有效性。

结构撞水的流固耦合动力分析

结构的撞水是流固耦合相互作用的瞬态过程.本文采用有限元法,就三维楔形体结构对带自由表面流场的撞水过程进行了数值模拟.楔形体结构简化为V型折板,流场和结构分别采用欧拉网格与拉格朗日网格,进行流固耦合动力分析的迭代求解.在此基础上开展参数化研究,探讨了撞水速度、板厚、斜倾角以及材料参数对撞水过程的影响.分析的结果与有关文献的实验结果比较吻合,为撞水结构的强度分析与设计提供了参考.

Д形圆柱体大角度撞水载荷计算及缓冲问题的研究

一种Д形圆柱体底部金属结构在大角度高速入水时遭受破坏,解决该问题对某工程活动具有重要意义。根据KornhauserM提出的数学模型,对该圆柱体入水载荷进行预报计算并对缓冲问题进行分析,提出了在不改变Д形圆柱体结构的情况下,使用硬质聚胺酯泡沫塑料(RPUF)作缓冲层的方案,解决了工程中遇到的难题。

刚体撞水非线性响应的边界元分析

考虑了非线性液面条件，采用边界元法，始终把撞水物体和水看成一个耦合系统，并作为一个冲击／接触问题处理．在自由液面的处理上，采用逐步迭代方法，使其始终满足自由液面的非线性条件，最终使自由液面达到一满足非线性条件的稳定值．而在撞水力的求解上，亦采用与自由液面相关的逐步迭代逼近方法，求取其稳定值．文中最后给出了几种不同情况下的二维圆柱刚体撞水的计算实例。

平头旋转体撞水水弹性效应和气垫效应研究

本文采用一种严格满足流体动力学和弹性动力学以及初边值条件的数值方法研究了平头旋转体撞水水弹性效应。在数值计算中,分别在水域采用有限差分法,在水域采用特征线法。 如果不考虑气垫效应,撞水压力将不现实地过高。为此,本文精确地揭示了平头旋转壳体撞水过程中的气垫效应和壳体瞬态响应的细节,获得了壳体和流体早期运动的完整图象。计算结果与测试值吻合良好。

粉彩“水点桃花”与国画“撞水撞粉”法比较研究

粉彩＂水点桃花＂与国画＂撞水撞粉＂法具有不同的发展状况,将二者进行比较,发现二者之间在颜料性质、＂水点＂技法、色彩晕染方面具有诸多共同点,同时也存在着一定的差异,对于确定粉彩＂水点桃花＂的来源、作用、地位均具有重要意义。

从居巢居廉的“撞水撞粉法”谈中国画的色彩渗化

所谓"撞水撞粉法"是指水与色、水与墨、色与色、色与墨之间的趁湿撞染,由此产生出自然渗化的效果,使色块具有流动感、随机性的生动变化,它将中国画以墨、色、水、粉等在画面中的肌理效果发挥得淋漓尽致。在"二居"的运用推广下,这一技法被越来越多的人学习使用,从他的弟子"岭南三杰"——高奇峰、高剑父、陈树人,到后来的容祖椿、李野屋,再到现代的苏小华、莫高翔,等等,"撞水撞粉法"频频出现在画面中,色彩渗化作为一种有意义的绘画表现手法,已经被越来越多的画家运用,也深得欣赏者的喜爱。

基于ALE方法的飞机撞水数值响应分析

对于失联的马航370,坠海是一种可能的情况。文中基于LS-DYNA仿真平台建立了波音777-20ER撞击水面的数值模型,采用ALE方法分析了飞机在机头先入水的情况下,得到了飞机所受的竖直加速度和左右发动机所受水压强变化规律。结果表明,飞机在撞水后会出现两个加速度峰值,这两个峰值对应左右两个发动机撞水的时刻;同时,两侧机翼都入水之后,由于左右两侧所受的压强不同,导致飞机发生偏转。分析结果为飞机结构设计和马来西亚航空MH370的事故调查分析提供了参考。