Robust bird-strike modeling using LS-DYNA

Abstract

Throughout this work, bird-strike events are studied using three approaches in LSDYNA: Lagrangian, Arbitrary Lagrange Eulerian (ALE), and Smooth Particle Hydrodynamics (SPH). A simple one-dimensional beam centered impact problem was solved analytically to validate the results produced by LS-DYNA using the three mentioned methods. All three approaches in LS-DYNA produced results within 7% error when compared with the analytical solution. Bird-strike events, soft-body impact problems, are divided into three separate problems: frontal impact on rigid flat plate, 0 degree impact on deformable tapered plate, and 30 degree impact on deformable tapered plate. The bird model is modeled as a cylinder. Throughout the study, the most influencing parameters have been identified and peak pressures and forces are compared to those results available in the literature. The case for 0 degrees tapered plate impact shows little bird-plate interaction because the bird is sliced in two parts and the results from all three methods employed are within 10% difference from the test data available in the literature. For the frontal impact on rigid plate, all three methods are validated with the test data within 10% error. Overall, Lagrangia, ALE and SPH methods can be used for the analysis of bird-strike events.

A través de este trabajo, el impacto de aves es estudiado utilizando tres formulaciones en LSDYNA: Lagrangiano, Lagrange-Euler Arbitrario (ALE), e Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) por sus siglas en inglés. Un problema simple uní-dimensional del impacto central en una viga fue resuelto analíticamente para validar los resultados producidos por LSDYNA usando los tres métodos mencionados. Los tres métodos en LS-DYNA dieron resultados dentro de un margen de error del 7% al compararlo con la solución analítica. Los impactos de ave, problema de impacto de cuerpos blandos, son divididos en tres problemas separados: Impacto frontal contra placas planas rígidas, impacto a 0 grados en placas afiladas deformables e impacto a 30 grados en placas afiladas deformables. El ave es modelada como un cilindro. A lo largo del presente estudio, los parámetros con mas influencia fueron identificados y las presiones y fuerzas picos fueron comparados con las disponibles en la literatura. En el caso de impacto a 0 grados en una placa afilada la placa presenta muy poca interacción con el ave debido a que el ave es dividida en dos partes y los resultados de los tres métodos utilizados están dentro del 10% de diferencia comparada con los datos experimentales disponibles en la literatura. Para el impacto frontal contra placas rígidas, los tres métodos fueron validados con los resultados experimentales dentro de un margen de error del 10%. En general, los métodos de Lagrange, ALE y SPH pueden ser utilizados en el análisis de impacto de aves.