基于近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的沖擊模擬方法研究.pdf

1、飛機(jī)在空中飛行遇到的鳥(niǎo)撞問(wèn)題是對(duì)飛行安全構(gòu)成致命威脅的因素，航空史上多次災(zāi)難性的事故都是由鳥(niǎo)撞導(dǎo)致的。飛機(jī)在地面進(jìn)行檢修維護(hù)工作時(shí)，工具的墜落等也將對(duì)飛機(jī)造成不同程度的損傷。在解決沖擊這類容易出現(xiàn)損傷和高度不連續(xù)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)典連續(xù)理論會(huì)存在不連續(xù)處解的奇異性。近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)作為一種非局部理論，不再基于連續(xù)性假設(shè)，將運(yùn)動(dòng)方程重塑為積分方程，有效的解決不連續(xù)問(wèn)題，本文基于近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論分別研究了復(fù)合材料層壓板沖擊損傷問(wèn)題和各向同性脆性材料沖擊損傷

2、過(guò)程。
　　建立了復(fù)合材料層合板的沖擊動(dòng)力學(xué)模型。采用基于偏軸模量的鍵，并且根據(jù)有限元的沖頭擠壓模型推導(dǎo)了近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)中的沖頭準(zhǔn)靜態(tài)侵入板的迭代公式，將沖擊過(guò)程劃分為沖頭侵入擠壓部分物質(zhì)點(diǎn)和物質(zhì)點(diǎn)整體對(duì)對(duì)點(diǎn)力進(jìn)行迭代，并且引入體積修正系數(shù)，改善對(duì)點(diǎn)力積分。
　　為了研究工作的進(jìn)行，基于Microsoft Visual Studio2010環(huán)境下開(kāi)發(fā)了復(fù)合材料層壓板近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)的沖擊損傷分析軟件，使用VB.Net編寫(xiě)了前處理器界面

3、，前處理器可以進(jìn)行參數(shù)化建模，使用C和CUDA C分別編寫(xiě)了基于CPU和GPU的求解器，結(jié)合使用OpenMP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多線程并行運(yùn)算，提高了計(jì)算速度，后處理器可以將計(jì)算結(jié)果處理成云圖顯示。對(duì)于本文開(kāi)發(fā)的軟件，通過(guò)對(duì)比層合板沖擊產(chǎn)生損傷前的位移與有限元模擬結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證本文方法所編軟件的有效性，并且計(jì)算層合板沖擊損傷實(shí)例，與試驗(yàn)的最后損傷形式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本文方法的有效性。
　　本文還提出了基于近場(chǎng)理論中的微觀彈脆性材料模型的各向同