2011数学中国数学建模网络挑战赛A题特等奖论文 - matlab数学建模 - 谷速源码
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标题:2011数学中国数学建模网络挑战赛A题特等奖论文
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所属分类: 数学建模 资源类型:文档 文件大小: 768.34 KB 上传时间: 2016-06-08 22:39:22 下载次数: 8 资源积分:1分 提 供 者: xiaopeng2 20160608103859527
内容:
随着航空业的不断发展,飞机的不断增多,近年来飞机、直升机在近海或跨海使用越来越频繁,发生水上迫降和坠毁事故也逐渐增多。1959年到1991年以来发生的26起商用飞机水上事故的统计表明,飞机水上迫降安全至少需要考虑两方面因素:飞机着水姿态和结构强度。
水上迫降模型试验表明,客机合适的着水姿态,可以保证客机着水时不出现剧烈的“跳跃”、“翻转”等情况;而且保证机身下部蒙皮不破裂,从而使得机舱在一定时间内不进水,为乘员安全撤离赢得足够时间和空间。
由于客机水上迫降涉及多场耦合,问题十分复杂。基于本问题,从经典的弹性力学出发建立的多场耦合偏微分方程组无法计算。为此,本文采取有限单元法,用三角形壳单元离散了客机模型的求解域,找到了位移插值函数,建立了动力学控制方程。这将问题简化成求解一组常微分方程组,使得客机迫降姿态问题可解。
利用ABAQUS软件平台,建立了客机的有限元模型,并导入具体参数,基于Newmark计算方法使控制方程解耦,对4种工况条件进行了动力学计算,得到了如下结果:
工况序号 攻角/° 腹部应力峰值/MPa 尾翼应力峰值/MPa 舱门X方向变形/cm 舱门Y方向变形/cm 舱门Z方向变形/cm
1 5 37.85 58.79 6.05 3.76 0.64
2 10 58.79 81.53 9.28 7.73 1.85
3 12 141.2 293.9 16.1 12.5 3.26
4 15 214.6 499.7 25.78 23.75 7.65
结果表明:客机以5°攻角着水时,客机腹部和尾翼应力峰值最小,客机的舱门X、Y、Z三个方向的变形也最小,舱门可安全打开。
 
美国东部时间2009年1月15日下午,一架载155人(其中包括两名机师和三名乘务人员)的客机从从纽约长岛拉瓜迪亚机场起飞,约90 秒后飞机遭飞鸟撞击,导致两个发动机损坏。凭借机长萨伦伯格的出色的驾驶技术和冷静的判断使得飞机迫降在哈德逊河河面。飞机上的乘客在乘务员的指挥下,有秩序地逃出紧急舱门并全部获救。该起事故造成78 人受伤,无人死亡。
    大型客机因为失去动力而进行的迫降具有相当大的危险性。基于此事故提出如下问题:
    客机在平静水面上的进行迫降指出飞机以何种姿态接触水面是相对最好的选择?
2、合理假设
1、客机在与平静水面冲击时,机身下部蒙皮强度满足要求不会发生破裂,水不会流入机舱。
2、客机在与平静水面冲击时不会发生第二次跳跃或者翻转。
3、客机在平静水面迫降时先机尾与水面接触冲击,然后是客机腹部与水面冲击;
4、客机在与平静水面冲击时不考虑飞机的冲击后在水面的漂浮距离;
5、客机在与平静水面冲击时向前减速度不太大、撞击压力和滑行压力也不太大;
6、客机在平静水面迫降时,迫降姿势只与攻角有关。
 

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关键词: 数学建模 特等奖 挑战赛

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