Authors: В.А. Коршунов | В.О. Макаров | Р.С. Мудрик | Д.А. Пономарев | A. A. Rodionov
Source: МОРСКИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (article, 2023-11-26)
Field: Materials Science — Materials Chemistry

Application of numerical methods for the analysis of the methodology for calculating external load when a helicopter crashes В работе рассмотрено аварийное падение вертолёта на палубные конструкции морских объектов с ядерной энергетической установкой. В качестве проектной авария при оценке прочности конструкций объектов принято вертикальное падение вертолета, как наиболее опасное. Расчет параметров удара при падении выполнен с помощью двух процедур: инженерной методики и численных моделей метода конечных элементов. Инженерная методика строится решении задачи Тейлора об ударе жесткопластического тела о жесткую преграду с учетом распространения в телах ударных волн. Отмечаются основные допущения инженерной методики, которые определяют точность получаемых с ее помощью результатов. Более достоверные результаты анализа получены с помощью метода конечных элементов и явными схемами интегрирования нелинейных уравнений динамики. Использовалась подробная балочно-оболочечная конечно-элементная модель вертолета реальным распределением массовых и жесткостных характеристик фюзеляжа. По двум процедурам получены зависимости от времени скорости движения разрушающегося вертолета, контактной силы удара и потенциальной энергии деформируемых конструкций. Метод конечных элементов дополнительно дал картины деформирования силовых конструкций палубы и фюзеляжа. Результаты работы показали качественную и количественную оценку погрешностей инженерной методики и границы ее применимости. The paper considers helicopter crash on deck structures of a nuclear vessel. The vertical fall of the helicopter as the most dangerous one is accepted as a design accident when evaluating the strength of the structures of the objects. Calculation of crash parameters during the fall is performed using two procedures: engineering methodology and finite element method. The engineering technique is based on the solution of the Taylor problem of the impact of a rigid-plastic body on a rigid barrier, taking into account the propagation of shock waves in the body. The main assumptions of the engineering methodology, which determine the accuracy of the results obtained with its help, are noted. More reliable results of the analysis are obtained using the finite element method and explicit schemes of integration of nonlinear equations of dynamics. A detailed beam-shell finite element model of the helicopter with real distribution of mass and stiffness characteristics of the fuselage was used. Time dependences of the collapsing helicopter velocity, contact impact force and potential energy of deformable structures were obtained by two procedures. The finite element method additionally gave the deformation patterns of the deck and fuselage force structures. The results of work have shown qualitative and quantitative estimation of errors of engineering methodology and limits of its applicability. Finite element method ; Fuselage ; Structural engineering ; Crashworthiness ; Stiffness ; Nonlinear system ; Crash ; Acceleration ; Deck ; Shell (structure) ; Rigid body ; Engineering ; Computer science ; Mechanical engineering ; Physics ; Classical mechanics High-Velocity Impact and Material Behavior ; Elasticity and Wave Propagation ; Geotechnical and Geomechanical Engineering