Моделирование процесса отделения секторов ОБПС при выстреле

Материал с сайта: http://www.cae-services.ru/

В работе на примере моделирования процесса отделения секторов ОБПС при выстреле показана возможность решения задач динамики системы деформируемых тел при движении в сжимаемой среде.

Рис. 1. Геометрическая модель ОБПС

Математическое моделирование выполнено с использованием программы LS-DYNA.

Моделирование процесса отделения секторов ОПБС при выстреле имеет целью определение напряженно-деформированного состояния конструкции, оценку правильности ее функционирования и прочности при выстреле, а также начальных возмущений корпуса в момент окончания взаимодействия корпуса и секторов.

Задача решается в упрощенной постановке: считается, что центр масс ОБПС имеет только вращательные сте-пени свободы, движение системы осуществляется в набегающем воздушном потоке, параметры воздушного потока на достаточно удаленной поверхности, окружающей ОБПС, стационарны.

Также считается, что в начальный момент времени все части системы находятся в ненапряженном состоянии, влияние ведущего пояска и других устройств, влияющих на процесс отделения секторов, не учитывается. В начальный момент времени корпус по отношению к направлению движения воздушного потока имеет угол нутации Alpha.

Основой для создания геометрической модели явился чертеж, который был создан в AutoCad 2000 и записан в формате DWG.

В результате его доработки в программе CADfix была создана твердотельная модель, которая показана на рис. 1.

Твердотельная модель, записанная в формате IGES, была импортирована в ANSYS и на ее основе была создана показанная на рис. 2 конечно-элементная модель.

Рис. 2. Конечно элементарная модель расчетной области и ОБСП

Конечно-элементная модель была записана в формате LS-DYNA.

При создании конечно-элементной модели было использовано 36725 узлов и 36161 гексаэдрический элемент. Дальнейшее моделирование проводилось в LS-DYNA.

Результаты моделирования представлены на рис. 3 ... 6.

На рис. 3 показано положение секторов в различные моменты времени.

Обращает на себя внимание не симметричный характер напряженно-деформированного состояния и движения корпуса и секторов, который вызван наличием начального угла нутации alpha = 5 градусов.

Цвета на рис. 3 соответствуют перемещениям (см).

Рис. 3. Положение секторов в различные моменты времени:
слево направо t = 2.4 мс; t = 5.0 мс; t = 7.2 мс

Распределения модуля скорости воздушного потока в продольных и поперечных сечениях расчетной области показаны на рис. 4 и 5.

На рисунках видны особенности течения, которые обусловлены как наличием начального угла нутации - разность скоростей потока у нижних и верхних поверхностей корпуса и лопастей стабилизатора, так и процессом отделения секторов - затекание воздуха в образовавшийся зазор, изменение схемы взаимодействия набегающего потока с лопастями стабилизатора.

Рис. 5. Распределение модуля скорости воздуха в поперечных сечениях расчетной области (см/мкс):
слево направо z = 35.0 см; z = 20.0 см; z = 1.5 см

Графики зависимостей действующих на корпус моментов Mx и My от времени показаны на рис. 6. Видно, что зависимости имеют, по крайней мере, две частотных составляющих - низко- и высокочастотную. Высокочастотная составляющая имеет затухающий характер.

График зависимости угла нутации от времени показан на рис. 7. Зависимость также имеет сложный характер.

Рис. 6. Графики зависимостей действующих на
корпус моментов Mx и My, от времени

Рис. 7. График зависимости угла нутации от времени

На рисунках видны особенности течения, которые обусловлены как наличием начального угла нутации - раз-ность скоростей потока у нижних и верхних поверхностей корпуса и лопастей стабилизатора, так и процессом отделения секторов - затекание воздуха в образовавшийся зазор, изменение схемы взаимодействия набегающего потока с лопастями стабилизатора