Разработка методики моделирования динамики груза при аварии вертолета

Скачать 47.5 Kb.

Название	Разработка методики моделирования динамики груза при аварии вертолета
Дата публикации	16.06.2014
Размер	47.5 Kb.
Тип	Решение

literature-edu.ru > Спорт > Решение

Вербицкий А.Б., Медведский А.Л.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ГРУЗА ПРИ АВАРИИ ВЕРТОЛЕТА
В работе решается задача расчетной оценки характеристик динамического и напряженно-деформированного состояния вертолета и груза, транспортируемого на его внутренней подвеске при действии нестационарных нагрузок. Заданные нагрузки соответствуют случаю аварийного соударения вертолета с жесткой преградой (рис. 1). Поставленная задача соответствует поведению агрегатов реальной конструкции ЛА.

Рис. 1. Схема аварии

Рассматривается движение конструкции в пространстве с учетом физической и геометрической нелинейности. Так же производится учет конструкционного демпфирования в материале.

Для получения полной динамической картины в работе рассматривается три расчетных случая. Описать общий подход к решению проще всего с помощью блок-схемы (рис. 2).

Для учета конструкционного демпфирования необходимо определить величину сил вязкого демпфирования, которая зависит от собственных частот конструкции. Чтобы узнать эту величину, в Расчетном случае №1 определим низшие собственные частоты колебаний конструкции.

В Расчетном случае №2 рассматривается лобовое столкновение с твердой преградой. Эта аварийная ситуация представляет наибольший практический интерес. Рассматриваются взаимодействия на различных скоростях. Для начала определяется общий характер динамики системы, затем определяются перегрузки груза, которые являются основным критерием работоспособности. Так же в случае срыва груза с креплений решается задача о его движении внутри отсека.

В Расчетном случае №3 производится параметрический анализ прочности узлов крепления груза к держателю. При фиксированных углах подхода к препятствию β с малым шагом варьируется скорость v₀ с целью определения критического значения v_кр., при котором происходит срыв груза с креплений. Так же для каждой пары (β, v_кр.) определяется максимальная перегрузка центра масс груза.

Рис. 2. Блок-схема

Решение поставленных задач проводилось методом конечных элементов, реализованном в программном комплексе LS-DYNA. Для определения динамики конструкции в целом была построена балочная модель вертолета и груза. Так же была построена более подробная балочно-пластинчатая модель грузового отсека и груза для решения задачи о движении груза в отсеке в случае разрушения креплений к держателю. При построении моделей использовались балочные и пластинчатые элементы Хьюса-Лю, формулировка которых основана на балочной теории типа Тимошенко и теории пластин Тимошенко соответственно. Для материала силового каркаса и обшивки была введена упруго-пластическая модель деформирования с изотропным упрочнением.

Транспортируемый груз закреплен в грузовом отсеке на балочном держателе так как показано на рис. 3. В балочной модели вертолета узел крепления груза к держателю «крюк-рым» заменялся на линейную (в смысле топологии) связь – стержень постоянного сечения. Для получения нелинейных характеристик материала стержня была построена подробная модель узла. Расчетная схема для определения прочностных и жесткостных характеристик узла крепления приведена на рис. 4.

Рис. 3. Расположение груза в грузовом отсеке

Крюк выполнен из легированной стали 14Х17Н2. Для материала крюка введена упруго-пластическая модель деформирования с критерием разрушения по предельным пластическим деформациям.

Рис. 4. Расчетная схема испытания крюка

Разрушение наступает при смещении x_кр. = 38 мм, усилие в этот момент составляет Р_кр. = 14600 Н.

По результатам решения задачи о лобовом столкновении вертолета можно сделать следующие выводы о характере движения конструкции: при скоростях столкновения 10, 15 м/с удар гасится силовыми элементами, формирующими пол кабины пилота; при скоростях ≥ 20 м/с силовые элементы пола кабины сминаются и происходит соударение силового шпангоута с преградой; при скорости 30 м/с происходит срыв груза с держателя. После срыва груз движется в отсеке с относительной скоростью 7 м/с.

Численные результаты Расчетного случая № 2 представлены в таблице 1, где n – перегрузка центра масс груза.

Таблица 1.

v₀, м/с	n
10	14
15	22
20	30
25	37
30	38
30	43 (от соударения с перегородкой)

В заключение проведен анализ прочности узлов крепления груза к держателю. Поиск критической скорости v_кр проводился для углов подхода к препятствию β = {0; 5; 10; 15; 20; 25; 30} (см. рис. 1). Критическая скорость для каждого угла отыскивалась с точностью 0,5 м/с. Пары (β, v_кр.), а так же максимальная перегрузка n_max для каждого расчетного случая представлены в таблице 2.

Таблица 2.

β, ^о	0	5	10	15	20	25	30
v_кр., м/с	26,0	25,5	22,5	20,0	18,5	18,0	18,5
n_max	31,6	33,9	32,9	31,6	20,5	21,0	24,2

На рис. 5 представлен график зависимости v_кр = f(β).

Рис. 5

Список литературы

Hallquist, J.O. LS-DYNA Theoretical Manual, University of California, Lawrence Livermore National Laboratory, 2006, 498 p.
LS-DYNA keyword user’s manual, University of California, Lawrence Livermore National Laboratory, 2009, 2435 p.
Hughes T. J. R. Linear static and dynamic finite elemente analysis, New Jersey, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, 1987, 825 p.
Качанов Л. М. Основы теории пластичности – М.: Наука, 1969.
Голованов А.И., Тюленева О.Н., Шигабутдинов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. – М.: Физматлит, 2006. – 392 с.
Формалев В. Ф., Ревизников Д. Л. Численные методы. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Литература 11 Практическая часть подгруппа разработка памятки для... Особенности использования моделирования в непосредственно образовательной коммуникативной деятельности		Применение апарата системного анализа при моделировании начальной... Целью работы [4] является разработка базовой системной модели динамики среднеобъемной температуры газовой среды в помещении на начальной...
	Курсовой проект по дисциплине Разработка прототипа динамической экспертной системы поддержки принятия решений для трейдеров (на примере изменения динамики курсов...		От моделирования к проектированию 2-е издание, исправленное и дополненное Я 804 Образовательная среда: от моделирования к проектированию. — М.: Смысл, 2001. — 365 с
	Проективные методики при изучении личности О важности места, которое проективные методики занимают в современной психодиагностике, свидетельствуют регулярно проводимые в течение...		Реферат Целью данной работы являлась разработка язык программирования, позволяющего описывать взаимодействие с пользователем при помощи диалоговых...
	Разработка прототипа динамической экспертной системы поддержки принятия... Предлагается разработать экспертную систему для поддержки принятия решений трейдеров		Отчет о научно-исследовательской и опытно конструкторской работе... Разработка методики тарировки датчиков, предназначенных для определения основных силовых факторов в сечениях крыла
	Г. Г. Микерова доктор педагогических наук, доцент профессор кафедры... Разработка основной образовательной программы образовательного учреждения главный этап работы по фгос		Азиатское Геофизическое Общество ОАО «Центральная геофизическая экспедиция»... Вопросы теории, методики и программного обеспечения при изучении околоскважинного пространства

Литература