為了獲得頭型及材料彈性對(duì)圓柱殼入水過程中頭部變形、壓力分布、入水空泡形態(tài)及入水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,采用ALE方法,基于有限元軟件ANSYS\LS-DYNA,對(duì)平頭、120°錐角、90°錐角彈性圓柱殼的入水過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)平頭彈性圓柱實(shí)體和平頭剛性圓柱殼進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:入水過程中空泡直徑隨著錐角的增大而增大,錐角越大,圓柱殼上表面的變形越大,最大變形出現(xiàn)的時(shí)間越早:平頭彈性圓柱殼在0.1 ms時(shí)出現(xiàn)最大變形0.84 mm,120°錐角彈性圓柱殼在0.3 ms時(shí)出現(xiàn)最大變形0.54 mm,90°錐角彈性圓柱殼在0.5 ms時(shí)出現(xiàn)最大變形0.43 mm;下表面受到的壓力越大,圓柱殼的速度衰減越快;平頭圓柱殼下表面的變形與振動(dòng)頻率大于上表面;上表面的變形是由慣性引起的,下表面的變形是由流體沖擊力引起的。

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【部分圖文】：

圖1模型示意圖

模型的二維截面如圖1所示。由左至右分別為平頭彈性圓柱殼、90°錐角彈性圓柱殼、120°錐角彈性圓柱殼、平頭圓柱實(shí)體。長(zhǎng)度L均為80mm,殼體厚度δ均為2mm。材料的彈性模量E=70GPa,泊松比ν=0.33,密度ρs=2700kg/m3。計(jì)算區(qū)域示意圖如圖2所示,其中,....

圖2計(jì)算區(qū)域示意圖

計(jì)算區(qū)域示意圖如圖2所示,其中,圖2(a)為二維截面示意圖,圖2(b)為三維正交示意圖。為提高計(jì)算效率,建模時(shí),在ANSYS/LS-DYNA中采用cm-g-μs單位制。由于本文的計(jì)算模型為均質(zhì)回轉(zhuǎn)體模型,因此本文只建立了四分之一模型進(jìn)行計(jì)算。XOZ與YOZ平面設(shè)置為約束邊界條件,....

圖3數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[15]實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比

考慮到實(shí)驗(yàn)會(huì)存在測(cè)量與計(jì)算誤差,模擬會(huì)存在精度問題,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)與模擬之間會(huì)存在差異,筆者通過對(duì)文獻(xiàn)[15]中的圓柱殼模型以1.98m/s的初速度入水過程進(jìn)行計(jì)算來驗(yàn)證本文計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。在圓柱殼下設(shè)置了5個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的沖擊壓力峰值ps對(duì)比如圖3所示,圖中,橫坐標(biāo)為壓力....

圖4不同頭型入水過程水相圖

不同頭型彈性圓柱殼入水過程水相圖如圖4所示,每幅圖之間的時(shí)間間隔為1ms,t=0ms對(duì)應(yīng)的時(shí)間為入水0ms時(shí)刻(即圓柱殼頭部剛接觸水面時(shí)刻),依此類推。從圖中可以清晰地觀察到,3種不同頭型彈性圓柱殼入水超空泡的直徑從大到小的順序?yàn)?平頭彈性圓柱殼,120°錐角彈性圓柱殼,9....

本文編號(hào)：3922162