[发明专利]一种跨介质飞行器的入水冲击载荷建模方法

说明书

本发明公开了一种跨介质飞行器的入水冲击载荷建模方法，涉及跨介质飞行器技术领域，包括以下步骤：S1、采用CATIA三维模型软件建立跨介质飞行器结构或组件的几何模型；S2、将几何模型导入ABAQUS软件，在其中建立液体模型；S3、设定入水速度、攻角和姿态，采用耦合欧拉‑拉格朗日法的方法，在ABAQUS Solver中求解；S4、获取入水冲击载荷训练数据，生成训练数据文件；S5、建立GRNN网格，导入训练数据；S6、根据S5，得到入水冲击载荷的GRNN网络模型，并通过入水冲击载荷的GRNN网络模型快速预估其他状态时的载荷情况。本发明的方法与现有技术方法相比，具有实现简单，通用性强，建模工作量少，计算速度快的优点，且适用于方案设计和工程研制过程中的载荷快速评估计算。

技术领域

本发明涉及跨介质飞行器技术领域，更具体地说，它涉及一种跨介质飞行器的入水冲击载荷建模方法。

背景技术

近年来，随着各国航空工业技术的发展，世界主要航空强国对现有航空飞行器的要求也越来越高，传统的单一介质航空器已经不能满足实际需求，因此研究能够适应多种介质环境的跨介质飞行器成了各航空工业强国重要发展方向之一。跨介质飞行器可在不同介质间多次跨越，结合空中飞行器和水下航行器的优势，在介质跨越中产生抨击载荷，使结构经历恶略的力学环境。目前对于跨介质飞行器的载荷研究仍是一个新兴领域，研究较少，鲜有的已有技术也只是针对某一具体状态采用商业软件，如FLUENT等，通过进行流固耦合计算，进而获得该过程中结构受到的加速中载荷。

现有技术中通过商业软件(如FLUENT等)进行有限元建模计算某一确定状态的载荷，主要实现过程如下：

1、建立跨介质飞行器结构几何模型；

2、建立水和空气的几何模型；

3、采用ICEM等商业软件划分流体网格；

4、采用HYPERMESH等商业软件划分结构网格；

5、采用FLUENT定义状态，并进行计算，获得过程中的冲击加速度载荷。

目前，现有技术中的该方法的计算状态量有限，并且建模过程所需时间长，计算过程花费时间大、成本高，往往需要超级计算机才能得以实施，不利于工程上的应用和其他状态时的载荷快速预测。因此，本发明旨在解决介质跨越过程中飞行器受到的入水冲击载荷建模的上述问题。

发明内容

本发明的目的是基于解决上述问题，提供一种跨介质飞行器的入水冲击载荷建模方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种跨介质飞行器的入水冲击载荷建模方法，具体包括以下步骤：

S1、采用CATIA三维模型软件建立跨介质飞行器结构或组件的几何模型；

S2、将几何模型导入ABAQUS软件，并在其中建立液体模型；

S3、设定入水速度、攻角和姿态，采用耦合欧拉-拉格朗日方法(CEL)方法，在ABAQUS Solver中求解；

水的状态采用采用Mie-Grüneisen状态方程建模：

p-p_H＝Γρ(E_m-E_H)，

其中，p_H为Hugoniot压力，E_m为Hugoniot比能，其与密度相关，Γ＝Γ₀ρ₀/ρ，Γ₀为材料参数，ρ₀为参考密度，η＝1-ρ₀/ρ为名义体积压缩应变；

一般材料的Hugoniot曲线拟合关系为：