题目：弹性体结构入水冲击载荷及动响应分析

结构物的入水冲击问题，是流固耦合领域中一个比较复杂而又有广阔应用前景的动力学问题。在结构物的入水冲击过程中，结构物会由于受到流体的作用而发生变形，流体液面会由于结构物的作用而发生大幅度的波动。民航客机在水面的迫降、水上飞机的降落、返回舱的入水过程中都面临着巨大的流体冲击作用力，入水载荷可能导致结构的强度发生破坏或是内部器件的故障，因此在设计中必须考虑到这种情况。计算和估计冲击载荷的大小和影响是准确预报结构强度、过载破坏所必须的。因此研究弹性体结构的入水冲击有着很现实的工程应用背景。本文主要研究弹性体结构物入水冲击载荷和动响应问题，采用有限元软件MSC.Patran和MSC.Dytran作为前后处理和中间计算的工具，对入水冲击问题进行了数值模拟计算。本文先对返回舱的入水冲击问题进行了研究，采用刚体与弹性体结合建立返回舱的三维有限元模型，在仿真计算中考虑了空气、水和结构物的耦合作用，分析了入水速度和入水质量对冲击压力、应力和位移的影响。本文数值仿真计算所得到的冲击压力曲线能较好的和文献9中所得到的冲击压力曲线相吻合，从而证明了仿真研究的可行性。本文还对圆柱壳的入水冲击问题进行了研究，研究了圆柱壳在不加筋条和加筋情况下所受的冲击压力的变化趋势，分析了弹性模量和入水速度对冲击压力、应力和位移的变化趋势，同时也分析了圆柱壳在轴向加筋、环向加筋以及轴向和环向均加筋的情况下，冲击压力、应力和位移的变化趋势。本文最后对圆柱壳倾斜入水的情况做了简单的分析，得到入水角度不同时冲击压力、应力和位移曲线的变化趋势。本文仿真计算结果能较好的和文献14中的数据相吻合，证明了有限元技术在仿真分析中的可信度和优越性。