鳥撞仿真的案例
Abaqus鳥撞仿真案例與SPH知識點 ￥89.99
根據國際航空協會統計，1912年以來，鳥撞至少導致63架民用航空器失事；軍用飛行器速度快，鳥撞危害更為嚴重，1950年以來文獻記載的嚴重事故超過353起，至少165人遇難。1992～2008年，我國軍用飛機因鳥撞造成20起嚴重的飛行事故、58起飛行事故征候和210起飛行問題，導致18架飛機墜毀、12名飛行員犧牲。
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飛鳥撞擊對航行中的飛機來說特別危險，當撞擊的相對速度比較大時，很容易造成飛機結構的局部破壞，尤其是撞到飛機結構強度薄弱的區域，比如機翼前緣蒙皮等。
根據真實事件改編的電影薩利機長中，空客A320-214起飛爬升過程中遭加拿大黑雁撞擊，導致兩具引擎同時熄火，飛機完全失去動力。
鳥撞問題是世界難題，飛機的結構一定要進行抗鳥撞設計。
飛機的抗鳥撞設計通常是結合試驗與仿真技術，最大程度保證鳥撞之后發動機可靠性和機身氣動外形相對完整性不被破壞。
鳥撞屬于高速軟體沖擊動力學，鳥體的主要成分為水，仿真時往往采用狀態方程將鳥體的本構描述為近乎流體的行為。鳥撞仿真涉及到鳥體潰散的極度變形，因此經常用到SPH或CEL方法來模擬鳥體對飛機結構的撞擊。
01. Abaqus鳥撞發動機風扇葉片案例
該案例基于Abaqus/Explicit SPH方法，鳥體質量2.08kg，鳥撞相對速度為250m/s，風扇葉片為某高強鋼，屈服強度1100MPa，分析時長10ms，通過C3D8R單元轉換生成SPH粒子。
SPH鳥撞發動機葉片
撞擊之后葉片根部出現微小的塑性變形。
風扇葉片PEEQ
整機運動-變換參考系
02.
展開 某型飛機通風窗鳥撞有限元仿真分析
基于Altair公司HyperWorks軟件平臺，采用HyperMesh軟件建立了某型飛機天窗骨架、通風窗以及鳥體的有限元模型。并用RADIOSS求解器對鳥撞過程進行了求解，對鳥撞擊下的通風窗窗體結構進行了強度與剛度分析。
沈亮_某型飛機通風窗鳥撞有限元仿真分析.pdf
沈亮_某型飛機通風窗鳥撞有限元仿真分析.pdf
發動機葉片鳥撞仿真研究（轉載）
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1269709
一、概述
隨著航空技術的迅猛發展，飛機數量和飛行航次急速增多，飛機鳥撞事故的數量也呈現上升趨勢。鳥撞事故一般發生在飛機起飛降落階段，以及軍用飛機低空高速飛行時。飛機鳥撞事故的嚴重程度取決于所撞飛機部位、鳥體質量以及鳥與飛機相對撞擊速度。根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。
展開 發動機葉片鳥撞仿真分析【轉載】
原文鏈接https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1269709
一、概述
隨著航空技術的迅猛發展，飛機數量和飛行航次急速增多，飛機鳥撞事故的數量也呈現上升趨勢。鳥撞事故一般發生在飛機起飛降落階段，以及軍用飛機低空高速飛行時。飛機鳥撞事故的嚴重程度取決于所撞飛機部位、鳥體質量以及鳥與飛機相對撞擊速度。根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。
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發動機葉片鳥撞仿真實驗研究（轉載）
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1269709
一、概述
隨著航空技術的迅猛發展，飛機數量和飛行航次急速增多，飛機鳥撞事故的數量也呈現上升趨勢。鳥撞事故一般發生在飛機起飛降落階段，以及軍用飛機低空高速飛行時。飛機鳥撞事故的嚴重程度取決于所撞飛機部位、鳥體質量以及鳥與飛機相對撞擊速度。根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。
展開 發動機葉片鳥撞仿真分析（LS-DYNA, SPH, Johnson-Cook）
一、概述
隨著航空技術的迅猛發展，飛機數量和飛行航次急速增多，飛機鳥撞事故的數量也呈現上升趨勢。鳥撞事故一般發生在飛機起飛降落階段，以及軍用飛機低空高速飛行時。飛機鳥撞事故的嚴重程度取決于所撞飛機部位、鳥體質量以及鳥與飛機相對撞擊速度。根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
展開 鳥撞分析拯救生命
（轉）
早在一個多世紀以前，就有鳥撞事件發生。事實上，Orville Wright早在1905年就報告了首例鳥撞事件。美國聯邦航空管理局(FAA)注意到，鳥撞事件通常發生在白天飛機降落和著陸期間。92%的撞機事件發生在距離地面3000英尺或3000英尺以下的位置。而在這些事件的罪魁禍首中，海鷗、鳩類和鴿子約占三分之一的比例。
據《今日美國》報道，他們通過分析FAA數據發現，客機與飛鳥的嚴重撞擊事故在過去兩年呈劇增趨勢。2009年，在500英尺以上的位置發生的嚴重的鳥撞事件高達150次；2010年的統計數量與此類似。盡管FAA一直竭力敦促機場做好巡查工作，讓飛鳥遠離飛機跑道，但在500英尺以上的高空仍會發生嚴重的撞機事故。
FAA為民航飛機設定了一系列最低安全標準作為認證依據。飛機不但要在設計和構造上保證安全飛行，并且要確保在有內部或外部因素（鳥撞）干擾飛機正常運行的情況下不發生事故。為達到這些法規要求，許多飛機制造商開始借助仿真技術進行產品研發。
挑戰
近期屢次發生的事件凸顯了鳥撞帶來的危險。眾所周知的全美航空班機在哈德遜河緊急迫降的事件就是因為群鳥撞機后造成兩個引擎發生故障導致的。從最輕的后果說，鳥撞會對機身造成損傷，從而增加維修成本。而在最嚴重的情況下，可能會導致災難性的破壞，造成墜機和人身傷亡。為了減少事故發生，許多機場進行了改造來驅散飛行區周圍的鳥群。相關部門仍要求飛機制造商進行鳥撞試驗，并且確保所設計的結構能夠抵御飛鳥撞擊。因此，產品研發的一大關鍵目標就是讓交付的機身和引擎在首次試驗時就可達到法規要求。如果未能達到要求，則需要重新設計、重新制造和重新試驗，這在時間、資金和資源上都是極大的浪費。
借鑒汽車行業的虛擬碰撞試驗，許多飛機制造商和供應商開始對鳥撞事件進行虛擬仿真。
展開 利用RADIOSS進行鳥撞分析
Altair 解決方案：利用RADIOSS進行鳥撞分析
優點：仿真結果和物理試驗結果； 減少物理測試成本； 加速研發周期
項目介紹
早在一個多世紀以前，就有鳥撞事件發生。事實上，Orville Wright早在1905 年就報告了首例鳥撞事件。美國聯邦航空管理局(FAA)注意到，鳥撞事件通常發生 在白天飛機降落和著陸期間。92%的撞機事件發生在距離地面3000英尺或3000英 尺以下的位置。而在這些事件的罪魁禍首中，海鷗、鳩類和鴿子約占三分之一的比 例。
據《今日美國》報道，他們通過分析FAA數據發現，客機與飛鳥的嚴重撞擊事 故在過去兩年呈劇增趨勢。2009年，在500英尺以上的位置發生的嚴重的鳥撞事件 高達150次；2010年的統計數量與此類似。
盡管FAA一直竭力敦促機場做好巡查工 作，讓飛鳥遠離飛機跑道，但在500英尺以上的高空仍會發生嚴重的撞機事故。 FAA為民航飛機設定了一系列最低安全標準作為認證依據。飛機不但要在設計 和構造上保證安全飛行，并且要確保在有內部或外部因素（鳥撞）干擾飛機正常運 行的情況下不發生事故。為達到這些法規要求，許多飛機制造商開始借助仿真技術 進行產品研發。
挑戰
近期屢次發生的事件凸顯了鳥撞帶來的危險。眾所周知的全美航空班機在哈德 遜河緊急迫降的事件就是因為群鳥撞機后造成兩個引擎發生故障導致的。從最輕的 后果說，鳥撞會對機身造成損傷，從而增加維修成本。而在最嚴重的情況下，可能 會導致災難性的破壞，造成墜機和人身傷亡。為了減少事故發生，許多機場進行了 改造來驅散飛行區周圍的鳥群。相關部門仍要求飛機制造商進行鳥撞試驗，并且確 保所設計的結構能夠抵御飛鳥撞擊。因此，產品研發的一大關鍵目標就是讓交付的 機身和引擎在首次試驗時就可達到法規要求。
展開 ANSYS Advantage: 聚焦航空航天與國防（下）
通過測試，展翅翱翔
噴氣發動機測試間仿真幫助LUFTHANSA TECHNIK顯著提升噴氣發動機性能。通過模擬高度復雜的測試間，工程師可以將結果應用于噴氣發動機本身，同時能獲得與發動機在工作環境下的各項指標非常接近的測試結果。然后，工程師可以針對發動機的熱力學性能進行精心優化，以減少燃油消耗和磨損情況，從而顯著節省成本并大幅延長發動機壽命。
“緊急”制動 安全無懼
在美國空軍基地中，當牽引車運輸噴氣式飛機時突然停止就有可能使飛機受損。空軍工程團隊采用ANSYS Mechanical找到了問題根源，并通過設計一種簡單解決方案就解決了這個價值數百萬美元的難題。
歷盡考驗，無往不勝
過去判斷復合材料飛機組件能否承受鳥撞的唯一方法就是非常耗時的物理測試。現在印度斯坦航空有限公司（HAL）的工程師使用仿真一次即可實現成功的設計，鳥撞仿真為該公司節省了設計時間以及復合材料直升機組件每次數千美元的測試費。
志存高遠
微衛星以相對低的成本，為提供物聯網連接以及捕捉太空圖像和數據帶來了新的機遇，但是挑戰在于如何及時并具有高成本效益地把它們發射到軌道上。
展開 目前仿真工程師有前途嗎？職業發展路徑是怎樣的？
一般設計過程
然而現在所有的機械設計都離不開建模仿真，小到杯子落摔試驗，大到飛機高空撞鳥力學仿真，高鐵軌道的顫震分析等等，這些我們無法通過實際的試驗得到想要的結果，通過進行仿真試驗獲取數據也有著越來越重要的作用了，已經在行業內得到廣泛認可，也有越來越多的行業在使用仿真模擬了。
就拿汽車行業來說吧，CAE技術在汽車領域的應用就是幫助企業打造更加具有安全性、經濟性、實用性、美觀性的產品。更加定性的講就是提升研發設計效率，縮短研發周期，降低研發成本，提升產品性能,“兩升兩降”。
可以毫不夸張地說，好的車企研發中心必然包含數量眾多的虛擬仿真領域的工程師，而沒有這塊投入和人才儲備的研發團隊不可能成為車企可以長遠可持續依靠的力量。目前，部分汽車CAE分析內容的基本流程以及同實驗相關的開展互補的技術路線如圖1號和圖2所示。
圖1 CAE分析流程
圖2 CAE分析與相關試驗開展流程
仿真分析為什么這么重要？
a）安全
安全是汽車研發設計中非常關鍵的一環，無論是燃油汽車還是其它新能源汽車都避不開安全這個話題。
汽車安全包含的內容非常之廣泛，通常可以概括為主動安全與被動安全兩塊。而無論是主動、被動安全領域都有CAE技術的身影。主動安全領域更多的是涉及電子和軟件控制模塊，對控制模型的建立和程序的測試；而在被動安全領域則涉及到汽車碰撞、約束系統的設計開發、車身的性能優化、材料性能研究等等，這些方面均需要利用CAE技術進行仿真建模，不僅重要而且投入巨大。
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