基于耦合欧拉-拉格朗日算法的航行体缓冲头帽冲击性能

• 作者: 权晓波 包健 孙龙泉 王都亮
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 航行体 入水冲击 降载 耦合欧拉-拉格朗日算法 缓冲头帽 斜入水
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 页码范围: 851-860
• 页数: 10页
• 分类号: TJ63+1.7|U661.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.12382/bgxb.2021.0168

摘要

航行体在入水过程中会受到强烈的冲击载荷,过高的冲击载荷极易造成结构破坏和内部设备失灵,研究结构高速入水降载技术具有十分重要的意义.设计一种以预制裂纹碳纤维材料作为外罩、泡沫铝作为内部缓冲材料的缓冲头帽.基于有限元方法,采用耦合欧拉-拉格朗日求解器研究缓冲头帽的降载效果,通过对比数值结果与小球入水实验图像验证数值方法的有效性.分析在不同入水速度和入水角度条件下,缓冲头帽的抗冲击性能、损伤模式以及空泡的发展过程.结果表明:缓冲头帽撞击水面后沿着预制裂纹破碎,泡沫铝压缩吸能;随着自由液面以下的空泡不断向外扩张,破碎的头帽贴着空泡内壁向四周散开;缓冲头帽对于不同入水速度和入水角度的航行体有着良好的降载效果,在最恶劣的垂直入水条件下降载率可达75％以上.