美国航空航天事故的“法医”

技术分类: 工程软件/硬件    作者:龙丽平  发表时间:2006-03-05
量(因为满的燃料箱比空的燃料箱更不容易爆炸)等。
  如果说自然和结构的本身导致的大灾难很难预测,那么不明敌对分子的蓄意攻击导致的灾难几乎更不可能预测!
  
2001年9月11日——世贸大厦的倒塌

2001年9月11日——世贸大厦的倒塌

                                                                 
;        911世贸大厦遭袭事件

  如2001年9月11日早上的一对波音767飞机蓄意碰撞纽约的110层世贸大厦事件,此后,美国联邦应急管理局、美国土木工程师协会的结构工程学会、纽约市、其他几家联邦机构和专家组织成立了联合会,调查大厦零标高的响应。目的是查明事件的经过,可能的根本原因,和可能改善或减轻建筑物响应的方法和技术。
  虽然世贸中心的1、2和7号大厦完全倒塌,其他结构如银行家信任大厦(位于自由街130号)仍然保留,受到了轻微局部损害。咨询工程师罗伯特领导一小组对该大厦展开研究。
  虽然最初并不是设计用来支撑占它本身高度很大比重的圆柱体,这个结构的抗倒塌能力证明了力矩连接钢结构固有的坚韧性。为了更好的研究建筑物对倒塌的世贸大厦结构碎片撞击的响应,以确定对其有影响的设计特征,罗伯特小组运用了ANSYS进行分析模拟。
  为了模拟破坏状态的结构行为,该小组利用非线性弹簧模拟梁柱力矩连接,建立具体的连接板模型,进行了参数化分析确定合适的非线性弹簧特征。这些属性在ANSYS对建筑物建模过程中指定相应的连接模型来实现。
  得益于ANSYS静态非线性分析能力,罗伯特小组才能确定是由于已破坏结构的平面外挠度导致了连接能力的削弱,部分的解释了建筑物东北面从22层的初始的碰撞面积往下扩展到8层的损伤模式。
  “很难得出一个结论”, 罗伯特在他给美国联邦应急管理局(FEMA)提交的报告中说道,“需要进行更详细的调查才能知道倒塌是怎样终止的。”他相信在ANSYS中对银行家信任大厦的一个完整的有限元分析后将有助于当前或今后的建筑人员能更好地转移非常规加载的灾难性碰撞。
  同时,美国国家标准与技术研究所(NIST)主持的一项911事件的研究中,用ANSYS的显式动力学功能模拟了客机对世贸双塔撞击的影响,上图是WTC 1号楼遭到撞击瞬间的仿真结果。仿真结果作为整个研究的重要的一部分,最终成为911事件调查联合会所依据的科学分析之一。
  
2003年2月1日——哥伦比亚号航天飞机失事
2003年2月1日——哥伦比亚号航天飞机失事  美国当地时间2月1日,载有七名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后返回地球,但在着陆前发生意外,航天飞机解体坠毁。
  美国国家宇航局(NASA)航天飞机项目负责人迪特摩尔曾经表示,哥伦比亚在和地面失去联系之前的几秒钟向左翼倾斜,飞机左翼的温度曾经骤然升高,并且显得越来越沉重。他预测可能与一到多块隔热瓦的脱落有关。这张照片是在哥伦比亚号返回地球的11天前拍摄地球的同时无意中拍到了飞机的左翼,照片清晰地显示出了两条长长的裂纹。
  事故调查委员会(CAIB)采用了ANSYS运用NASA技术开发的快速气动预研软件CART3D对哥伦比亚号航天飞机进行模拟,下图是隔热瓦的脱落轨迹。飞机发射后从燃料箱外部脱落打到左翼上,碎片的轨迹、姿态随时间变化被详细地模拟出来。而且CART3D实现了在计算过程中碎片周围的加密区域随着碎片的运动而运动,保证了计算结果的精度,最后哥伦比亚号事故调查委员会(CAIB)证实类似碎片是哥伦比亚号遇难的最有可能的原因。该图形被引用在CAIB最终报告中。
  龙丽平:安世亚太公司的CAE专家。
















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