航天器典型防护结构节点分离FEM的数值模拟

摘要：

建立了一种航天器防护结构超高速碰撞数值模拟的节点分离有限元方法.通过重合节点网格转换和添加节点集约束建立了节点分离有限元模型.在显式积分迭代中,将达到断裂判据的节点集解离,从而生成裂纹.对网格畸变问题进行分析,并建立了几何识别方法,进而删除畸变单元,改善了算法的稳定性.应用节点分离方法模拟了单层板超高速撞击问题,并分析了撞击速度对弹丸变形程度和碎片云形状的影响.应用节点分离方法对Whipple防护结构、填充式防护结构和多层网结构进行了模拟,获得了与实验一致的结果.多种算例表明,节点分离有限元方法改善了以往断裂侵蚀有限元方法处理网格畸变、碎片云模拟以及二次碎片云碰撞等方面的能力,对典型防护结构模拟具有很好的适用性,能够成为光滑粒子流体动力学(SPH)方法的有效补充和替代.

关键词：空间碎片、超高速撞击、数值模拟、有限元、结构分析

所属期刊栏目：34

分类号：V412.4(基础理论及试验)

资助基金：国家空间碎片专项K020110-1/3/6

在线出版日期：2013-07-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：597-604