Influence of the bird model shape on the results of numerical analyses of bird models impact against a rigid plate

• Autorzy: Kobiałka Ewelina , Ćwiklak Janusz , Goś Artur

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2022-0024

Warianty tytułu

PL

Wpływ kształtu modelu ptaka na wyniki analiz numerycznych zderzenia ze sztywną płytą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents results of numerical analyses of different bird models impacting a rigid plate. The results of the study were compared with findings derived from experimental research. The experimental studies were conducted using a dedicated gas gun kit. A gelatine projectile was used as a bird model, giving it a speed of 116 m/s. For the purpose of the numerical investigations, the authors used the LS-DYNA software package. It is a computational code for the analysis of fast-variable phenomena using different methods, such as Lagrange, Arbitrary Lagrange-Euler (ALE), Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Three cylindrical bird models with different endings were developed using the SPH method. The shape of the end of the bird model was found to exert a significant effect on theHugoniot pressure values.However, it does not affect the maximum value of the impact force. The differences only occurred at the initial moment of impact, which was related with the area of contact between the model end and the target.

PL

Zaprezentowano wyniki analiz numerycznych zderzenia różnych modeli ptaka ze sztywną płytą. Porównano je z wynikami badań eksperymentalnych, które wykonano za pomocą dedykowanego zestawu działa gazowego. Jako model ptaka wykorzystano żelatynowy pocisk, nadając mu prędkość 116 m/s. W badaniach numerycznych wykorzystano pakiet oprogramowania LS-DYNA. Jest to kod obliczeniowy do analizy zjawisk szybkozmiennych metodami Lagrange, sprzężenia Lagrange-Euler (ALE), Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Metodą SPH opracowano trzy modele w kształcie walca z różnymi zakończeniami. Kształt zakończenia modelu ma istotny wpływ na wartości ciśnienia Hugoniota, natomiast nie wpływa na wartość maksymalną siły uderzenia. Różnice występowały jedynie w początkowej chwili uderzenia, co miało związek z polem powierzchni styku zakończenia modelu z celem.

Słowa kluczowe

EN

experimental research; numerical analysis; bird modelling; bird-aircraft collision

PL

badanie eksperymentalne; analiza numeryczna; modelowanie ptaków; zderzenie z ptakiem; statek powietrzny

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 52, iss. 3
• Strony: 77--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Kobiałka Ewelina

• Polish Air Force University (Lotnicza Akademia Wojskowa)

autor

Ćwiklak Janusz

• Polish Air Force University (Lotnicza Akademia Wojskowa)

autor

Goś Artur

• Polish Air Force University (Lotnicza Akademia Wojskowa)

Bibliografia

• 1. Air Accidents Investigation Branch, Serious Incident N109TK, AAIB Bulletin, 3/2012.
• 2. Certification Specifications for Large Rotorcraft, CS-29, Amdt 2, 2011.
• 3. Ćwiklak, J. The Influence of a Bird Model Shape on Bird Impact Parameters. Facta Universitatis Series: Mech. Eng., Vol. 18, No 4, 2020.
• 4. Ćwiklak, J., Kobiałka E., Goś A. Experimental and numerical investigations of bird models for bird strike analysis. Energies 2022, 15, 3699.
• 5. Delsart D., Boyer F., Vagnot A.: Assessment of a substitute bird model for the prediction of bird-strike of helicopters structures, Proceedings of the 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design Albufeira/Portugal 11-15 June 2017. Editors J.F. Silva Gomes and S.A. Meguid, Publ. INEGI/FEUP, 2017.
• 6. Dennis L., Lyle D.: Bird Strike Damage & Windshield Bird Strike Final Report, Report European Aviation Safety Agency, EASA.2008.C49, 2009.
• 7. Dolbeer R.A., Begier M.J., Miller P.R., Weller J.R., Anderson A.L.: Wildlife Strikes to Civil Aircraft in the United States, 1990–2020; Federal Aviation Administration: Washington, DC, USA, 2021.
• 8. Hedayati R., Sadighi M.: Bird strike: An Experimental, Theoretical and Numerical Investigation, Woodhead Publishing in Mechanical Engineering, an Imprint of Elsevier, Cambridge, England, 2016.
• 9. Hedayati R., Ziaei-Rad S., Eyvazian A.: Bird strike analysis on a typical helicopter windshield with different lay-ups. Journal of Mechanical Science and Technology 28 (4), 2014.
• 10. Hedayati R., Ziaei-Rad S.: Effect of bird geometry and orientation on bird-target impact analysis using SPH method. International Journal of Crashworthiness, 17 (4), 2012.
• 11. Heimbs S.: Computational methods for bird strike simulations: A review. Computers and Structures, Vol. 89, 2011.
• 12. Huertas-Ortecho C.: Robust Bird-strike modeling using LS-DYNA. Master thesis, University of Puerto Rico, 2006.
• 13. Lavoie M., Gakwaya A., Nejad Ensan M., Zimcik G.: Review of existing numerical methods and validation procedure available for bird strike modelling. ICCES, Vol. 2, No. 4, 2007.
• 14. LS-DYNA Keyword User’s Manual, Vol. I, Livermore Software Technology Corporation, USA 2007.
• 15. McCallum S.C., Constantinou C.: The influence of bird-shape in bird-strike analysis. 5th European LS-DYNA Users Conference, Paper No. 2c-77, Birmingham, United Kingdom 2005.
• 16. Nizampatnam L.S.: Models and methods for bird strike load predictions. PhD thesis, Wichita State University 2007.
• 17. Smojver I., Ivančević D.: Advanced Modelling of Bird Strike on High Lift Devices Using Hybrid Eulerian–Lagrangian Formulation. Aerospace Science and Technology, vol. 23, no. 1, 2012.
• 18. Wang F.S., Yue Z.F., Yan W.Z.: Factors study influencing on numerical simulation of aircraft windshield against bird strike, Shock and Vibration, Vol. 18, 2011.
• 19. Wilbeck J.S.: Impact behavior of low strength projectiles, Report No. AFML-TR-77-34, Air Force Materials Lab., Air Force Wright Aeronautical Lab’s, Wright-Patterson Air Force base, 1977.