背景 飛機鳥擊事件是一個嚴重的安全問題，尤其在飛機起飛和降落期間，這些事件可能導致嚴重的結構損壞甚至空難。鳥擊會對飛機的結構部件，如機翼和襟翼，造成高應變率的衝擊載荷，這需要精確的模擬和分析來確保飛機的安全性和可靠性。 面對挑戰 模擬鳥擊事件的主要挑戰包括： 高應變率動態問題：鳥擊事件發生在極短時間內，涉及高應變率動態載荷，傳統的靜態分析方法無法準確捕捉這些現象。 材料特性複雜性：飛機結構部件由複合材料、夾層結構和金屬構成，每種材料在不同應力條件下的失效模式各不相同。 數值挑戰：鳥擊是一種軟體碰撞，鳥類的剛度遠低於飛機結構，導致在有限元素分析中出現大變形，這給數值穩定性帶來挑戰。 圖： 1.81 公⽄重的⿃在撞擊過程中的變形 技術創新 為了解決這些挑戰，Abaqus/Explicit的 The Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 方法被引入進行鳥擊模擬。其主要創新包括： Hashin失效準則：應用於複合材料失效分析，包括拉伸時纖維斷裂、壓縮時纖維屈曲和扭結、橫向拉伸和剪切下基體開裂、橫向壓縮和剪切下基體破碎。這些準則通過損傷參數修改初始未損傷彈性矩陣來建模損傷行為。 剪切失效準則：基於累積的等效塑性應變，用於金屬結構件的高應變率動態問題的失效建模。 CEL分析：克服了傳統有限元素分析中的數值挑戰，通過歐拉描述允許有限元素固定在空間中，而材料則流經這些元素，從而有效捕捉鳥類在撞擊時類似流體的行為。 數值鳥類模型：鳥類的材料被等量的水取代，並考慮到滯留空氣，使密度降低至938 kg/m³。使用Mie-Grüneisen狀態方程模擬鳥類材料的本構行為，並用圓柱體幾何形狀代替鳥類幾何形狀，模擬衝擊過程中的壓力時間歷史。 這些技術創新顯示了數值模擬在複雜結構行為預測中的巨大潛力，並已成功應用於飛機部件的鳥擊分析中，為飛行認證和驗證提供了可靠的技術支持。 關鍵字：SIMULIA Abaqus、破壞 下載PDF