基于ANSYS/LS-DYNA的进近灯光杆塔撞击应力数值仿真

张积洪，李德根

ZHANG Ji-hong，LI De-gen

（中国民航大学 航空自动化学院，天津 300300）

0 引言

在机场内，各种各样的目视助航设施（例如进近灯光杆塔、气象设备、无线电导航设施）安装在靠近跑道、滑行道和机坪之处，飞机在着陆、起飞或地面操作中，偶然会碰撞上这些设施，而一旦碰撞上，必将会对飞机造成一定程度的损坏，所以这些设施设备及其支撑结构要求必须是易折的，并且其安装高度要尽可能地低，以保证飞机在碰撞到这些设施设备时不致失控。刚性设计（左）的进近灯光站点正在由新的易折结构（右）代替，如图1所示。

图1 刚性设计（左）的进近灯光站点正在由新的易折结构（右）代替

本文从应力的角度，采用有限元分析的方法，试图得到进近灯光杆塔灯塔在撞击过程中的应力，并进而分析进近灯光杆塔破断的原因，为易折结构的优化设计及其强度的提高提供一种方法和手段。

1 显式有限元动力分析的理论基础

碰撞过程是一个瞬态的复杂物理过程，它包含以大位移、大应变为特征的几何非线性和以材料弹塑性变形为典型特征的材料非线性，这些非线性物理现象的综合作用结果使进近灯光杆塔塔碰撞过程的精确描述和求解十分困难。所以模拟飞机撞击进近灯光杆塔的撞击问题一般都采用显式有限元算法。

1.1 LS-DYNA 软件简介

LS-DYNA 是功能齐全的非线性分析程序包，可以模拟各种复杂的非线性动态过程，求解各种几何非线性、材料非线性和接触非线性问题，其显式算法特别适合于分析各种非线性冲击动力学问题，如冲击、爆炸、结构撞击等。……