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案例行业

航天行业

鸟撞分析

案例类别

高速动力学响应

问题描述

已有的实验证明，直径为2毫米的水滴，在750米/秒的速度下撞击马氏体钢，会使后者发生塑性变形。容易想象，一只重约250 克的飞鸟，与相对飞行速度为100-300米/秒的飞机相撞，其结果足以使飞机的挡风玻璃、机体、发动机叶片以及外罩等发生严重变形或破碎，从而造成灾难，因此鸟撞问题一直是航空航天领域倍受关注的难题。

应用软件

网格划分

应用ANSA进行网格划分

计算求解

应用ABAQUS进行求解

计算分析

飞鸟的撞击过程发生在很短时间内，一般为50毫秒左右，此过程中飞鸟肌体将发生流动变形以及解体四处抛洒，飞机的结构亦将产生大变形，甚至发生破坏，例如挡风玻璃破碎、机体穿透、发动机叶片断裂等。同时，结构的动态响应将在较长时间内持续发生。 

由于鸟撞整个过程在较短的时间内完成，一般物理实验费用昂贵而且难于提供足够的信息，目前针对鸟撞分析的研究，采取的方法是以应用有限元技术模拟鸟撞为主，并辅以物理实验。
有限元程序在模拟鸟撞时，必须具备的功能包括：

►飞鸟物理材料的描述

►飞鸟流动变形的描述

►飞鸟与飞行器接触的描述

►飞行器结构大变形和破坏过程的描述

当前，世界范围内进行鸟撞分析广泛采用的工具为ABAQUS/Explicit。ABAQUS/Explicit主要用于分析结构在高速撞机、爆炸等动载荷下的动态响应。飞鸟在高速撞击时将产生强大的压力，足以使金属材料发生变形和破坏。在这样的变形条件下，飞鸟的材料呈流体。ABAQUS/Explicit中的飞鸟材料采用状态方程描述。对于结构（飞行器）的损伤和破坏，可使用ABAQUS的材料损伤模型计算结构材料的破坏，例如挡风玻璃、叶片、发动机外罩或机体、机翼等的失效和破坏。