空投装备缓冲气囊匹配设计与仿真计算研究

目的解决缓冲气囊的研制周期长、成本高而设计效果却不够理想的问题。方法针对这个问题,对缓冲气囊的着陆缓冲过程进行解析建模,然后通过参数的无量纲化,将缓冲气囊的解析计算模型转化成无量纲动力学模型。借助缓冲气囊参数匹配图,根据试验需求对气囊缓冲系统进行匹配设计,然后采用有限元方法对气囊缓冲系统进行建模分析。结果搭建了气囊跌落缓冲试验系统,进行了气囊跌落缓冲试验,通过试验验证了参数匹配方法的有效性,并利用试验数据对有限元仿真计算结果进行了验证,配重平台最大加速度和气囊最大压强的误差分别为1.6%和3.1%。结论有限元仿真的精度可以满足分析要求,基本反映了实际的气囊缓冲特性。     

基于气囊缓冲的某火箭炮着陆冲击分析

目的减小火箭弹着陆冲击加速度。方法基于LS-DYNA瞬态动力学分析软件和冲击动力学理论,采用有限元软件HYPERMESH建立火箭炮-气囊系统有限元模型,采用显式动力学方法对火箭炮-气囊系统的着陆冲击缓冲过程进行仿真。分析火箭炮在正常着陆工况下,火箭弹的着陆冲击响应,得出空投装备速度、加速度变化曲线,以及气囊的体积、压力曲线。结果在正常着陆工况下,火箭弹横向加速度的最大值为122 m/s2,小于安全的横向加速度;火箭弹纵向加速度的最大值为48.3 m/s2,小于安全的纵向加速度;火箭弹的最大轴向力为2640 N,小于安全闭锁力。结论在火箭炮着陆冲击过程中,气囊缓冲装置吸收了大部分冲击能量,起到了良好的缓冲作用,火箭弹的冲击加速度、闭锁力均在安全范围内。采用显式动力学方法对火箭炮的着陆冲击过程进行分析是可行的。     

冲击载荷作用下某型气囊缓冲性能影响研究

目的 研究冲击载荷作用下排气孔面积及初始缓冲时刻对某型气囊缓冲性能的影响.方法 采用MIMICS软件,并结合LS-Prepost软件,建立髋骨-气囊-地面有限元模型,利用LS-DYNA软件对气囊的缓冲过程进行仿真计算,得到缓冲过程中该模型的动力学响应结果.通过分析髋骨模型受力及气囊状态的变化,探讨排气孔面积及初始接触时...     

包装装备跌落撞击缓冲特性分析

目的 获得尺寸和质量最小的缓冲结构.方法 基于能量守恒原理,建立包装装备缓冲结构撞击环境缓冲特性理论分析的数学模型,获得正撞和侧撞工况下缓冲结构尺寸和防护效果的变化关系.研究采用新型泡沫填充蜂窝材料的缓冲结构设计,优选泡沫填充蜂窝材料参数.建立缓冲结构撞击环境的物质点法计算模型,开展高速撞击的数值仿真.分析包装装备在撞击环境下的吸能效果,获得被保护产品的速度变化曲线.结果 在不同撞击姿态的撞击环境下,缓冲结构尺寸随撞击能量的增大而增大,缓冲材料密度减小和平台应力增大可减小缓冲结构尺寸.优选密度为600 kg/m3的泡沫填充蜂窝材料,可使得缓冲结构尺寸和质量最小,相比于传统木材,可降低质量约49％.物质点数值计算分析验证了该缓冲结构可将高速撞击速度降低到目标低速撞击水平.结论 采用泡沫铝填充蜂窝吸能材料的缓冲结构,满足撞击环境缓冲防护的安全性需求,可大幅降低整体质量.     

考虑艇身弹性的起落装置着陆仿真分析

目的研究软式飞艇着陆时,艇身弹性对起落装置的影响。方法建立软式飞艇艇身和起落装置的等效模型,并在LMS仿真平台中建立虚拟样机,仿真出考虑艇身弹性时起落装置着陆的动态响应。结果仿真结果显示出弹性艇身能够起到吸收和耗散能量的作用,减轻着陆时起落装置的过载和回弹次数。结论艇身弹性可以降低起落装置载荷,延长起落装置寿命,增加飞艇的安全性。     

水下载荷对垂直发射潜航器结构影响仿真研究

目的研究水下载荷对垂直发射潜航器结构的影响。方法采用流体分析软件计算潜航器周围的压力场分布,利用有限元分析软件建立水下潜航器有限元模型,将计算得到的压力场加载到潜航器有限元模型后,仿真计算潜航器在水中向上运动不同时刻的应力和变形。结果随着潜航器的上升,水对弹的轴压影响逐渐减小,潜航器的弯矩和剪切力越来越大。随着潜航器向上运动,其加速度和速度变小,水对潜航器的压力载荷也变小。潜航器发射后,尾部虽然已经不承受发射载荷,但是随着这个载荷的消失,头部的变形逐渐减小。结论由于存在攻角,潜航器在铅垂和水平方向亦有力的分量,从而使潜航器受到的水下载荷更为复杂。     

空投装备着陆冲击环境适应性研究

目的研究空投着陆冲击环境适应性。方法采用有限元、响应面和蒙特卡罗方法,预测空投着陆成功概率;研究不同垂直着陆速度、地面坡度和地面风速对空投着陆成功概率的影响;分析空投装备着陆冲击环境适应性数据,提出提高空投装备着陆冲击环境适应性的措施。结果垂直速度和地面风速对综合成功概率影响显著,地面坡度的变化对综合成功概率的影响不显著。结论通过该方法,能够成功预测空投着陆成功概率,为空投实践提供理论依据和技术指导。     

低温极端载荷作用下船艏结构损伤演化过程研究

目的 掌握船舶在极地低温极端环境中航行时,船舶艏部结构遭遇冰山等极端载荷作用下的主要参数对结构损伤演化过程的影响,揭示船舶艏部结构的失效机理。方法 以船舶艏部结构为研究对象,基于数值仿真方法,开展不同碰撞场景、环境温度、撞击速度、冰体塑性应变、船体材料本构模型、撞击角度等参数对结构损伤的影响研究。结果 建立了数值仿真简化模型,获得了不同参数对结构损伤的影响规律。结论 材料模型对船体结构损伤的影响较小。随着航速增加、撞击角度增大,船体损伤范围增大。随着船体材料性能增强,撞击区刚度增大,船体结构损伤范围减小。形成的损伤演化模拟方法可为极地极端环境下船舶结构损伤演化分析提供技术手段。     

过载状态下橡胶减振器动态性能分析

目的研究飞行过载状态下的橡胶减振器动态性能。方法通过对试验件施加不同大小力来模拟过载情况,测量试验件减振前后的加速度响应。结果对加速度响应进行分析,发现橡胶减振器主减振方向上的减振效率随飞行过载增大而减小,减振器的刚度反而增大。在正交于主减振方向上,其减振器减振效率和刚度,基本不随飞行过载环境而变化。结论飞行过载影响橡胶减振器在过载方向上的动态性能,因此在橡胶减振器选型时,应考虑到飞行过载环境的影响。     

考虑脉动压力相关性的自由体随机振动分析

目的获得自由体在脉动压力载荷作用下的结构响应。方法采用有限元方法,建立锥壳自由体结构的随机振动分析有限元模型,根据自由体的脉动压力载荷和随机振动分析理论,计算自由体在脉动压力下的加速度响应均方根值。结果载荷为一定程度相关时的计算结果在完全相关和不相关之间,最小相差约15%,最大相差约50%。结论在进行自由体结构脉动压力下的响应分析时,载荷间的相关性是不能忽略的,分区加载可改善计算精度。     

着陆气囊的缓冲机理与技术分析

对着陆气囊缓冲的作用机理和缓冲技术进行了对比分析,并且按照对着陆气囊的排气控制的形式、气囊集气方式以及2种方式相结合的形式对着陆缓冲气囊进行了分类;对当前国内外主要的着陆气囊进行了总结,并对其相应的着陆缓冲技术进行了分析;对着陆气囊缓冲技术的发展现状进行了分析总结,并提出了着陆气囊缓冲技术的发展趋势.     

基于ADAMS的转膛机构滑板优化分析

目的设计一种合适的滑板曲线槽,以提高转膛体稳定性。方法应用凸轮机构运动原理,以滑板为主动件,转膛体滚轮为从动件,通过类比不同类型的曲线槽,对比其加速度、速度变化规律,选择加速度无突变、没有刚性冲击及柔性冲击的五次多项式运动规律进行设计。在三维软件中绘制好三维模型后,对其进行运动学仿真分析,对比转膛体滚轮在传统曲线槽与该种曲线槽约束下转膛体的运动稳定性。结果滑板曲线槽在运用五次多项式运动规律进行设计后,转膛体的运动稳定性得以提升,其中,角速度峰值由1479.76 (°)/s降到了1023.70 (°)/s,降低了30.82%;角加速度峰值由3.3×105 (°)/s降到了1.58×105 (°)/s,降低了52.12%。结论应用五次多项式运动规律的曲线槽对提高转膛体运动稳定性有明显作用,为滑板的设计提供了参考。     

偏转角影响磁纤维捕集Fe基细颗粒的数值模拟

为了研究磁性纤维对钢铁行业细颗粒物的控制效果,基于计算流体力学-离散相模型（CFD-DPM）对高梯度磁场中含尘气流方向与背景磁场方向夹角（偏转角）分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°时磁性单纤维捕集Fe基细颗粒进行数值模拟.分别研究高梯度磁场作用下颗粒粒径、入口风速、磁场强度对颗粒运动轨迹和捕集效率的影响.结果表明：高梯度磁场中偏转角影响磁性纤维捕集区域的位置,当角度为0°时,在纤维正对含尘气流方向区域形成颗粒捕集区,背风侧形成较大空腔;当角度为90°时,在沿气流方向纤维两侧形成面积相等的捕集区域.偏转角对小颗粒捕集效率的影响较小,当角度为0°时,对于0.5μm的颗粒捕集效率为4.1%,当角度为90°时捕集效率为3.9%.随着粒径的增大,捕集效率的增长速率先减小后增大,对于不同粒径的颗粒,当角度为0°时捕集效率最高.当风速在0.02~0.04m/s范围时,随着角度从0°增加到90°,捕集效率先降低,在45°附近达到最小值,然后升高.磁场强度的增加有利于提高捕集效率,但不同角度时的增长速率有所不同.当偏转角为0°和60°时,背景磁场强度为0.1~0.3T范围时增长速率明显大于0.3~0.9T范围内,而当偏转角为30°和90°时,背景磁场强度为0.1~0.5T范围时增长速率高于0.5~0.9T时的增长速率.     

精确空投缓冲气囊材料研究

介绍了精确空投着陆缓冲的作用原理以及对气囊材料的要求,分析了聚酰胺、聚酯纤维2种气囊织物材料和氯丁橡胶、硅酮2种涂层材料的结构性能及发展,总结了当前主要的新材料技术,提出了着陆缓冲气囊材料的发展趋势.     

基于CFD的三相内循环生物流化床操作参数影响的分析

建立了气-液-固三相内循环流化床的数学模型,验证了流体力学CFD模拟技术应用于气、液、固三相流化床操作中的可行性,探讨了表观气速和固体装载率等操作参数对气含率以及液体循环速率的影响,结果表明,随着固体装载率的增大,气含率先增大后减小,在13%处取得最大值。当表观气速在0~0.05 m/s时,气含率随着表观气速的增大而增大,在0.05 m/s处达到最大值,表观气速大于0.05 m/s时,气含率不再随着表观气速的增大而增大,而是基本保持不变。液体循环速率随固体装载率的增大而减小,随表观气速的增大而增大。在以气含率、液体循环速率作为约束条件的情况下,流化床反应器的最佳固体装载速率为13%,最佳表观气速为0.05 m/s。