冲压式空投气囊缓冲性能仿真与试验研究

发布时间：2017-10-03 22:32

  本文关键词：冲压式空投气囊缓冲性能仿真与试验研究

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【摘要】：空投是目前非常重要的部队投送和物资补给方式，物资装备空投着陆时因为受到瞬间冲击而容易遭到破坏，因此需要在着陆时采取缓冲保护措施，气囊因为具有重量轻、结构简单、工作性能良好等优点得到广泛应用。但是，目前我国的空投气囊缓冲技术的研究还处于初期阶段，与一些发达国家还有不小差距。研究出性能更加优良、缓冲更加高效的着陆缓冲气囊系统是我国空投技术领域的研究热点。 本文从外形结构、气囊材料、进气孔结构和排气孔面积等方面对冲压式空投气囊进行了设计，气囊靠下落速度自动从气囊底面进气孔冲压集气，不用携带高压集气瓶或气体发生装置，可大大减小空投系统重量。基于ANSYS/LS-DYNA软件，对气囊空投着陆缓冲过程进行仿真，根据仿真结果分析了气囊缓冲过程中外形及应力的变化、着陆装备的位移、速度和加速度的变化以及气囊的工作状态。为验证本文的设计思想和仿真结果，进行了类空投试验，进行了三组对比试验，记录并分析了试验结果，与仿真结果作对比。 由仿真结果可知，气囊几乎没有发生反弹，着陆装备的最大冲击过载为17.9g，小于允许最大过载20g，气囊满足缓冲要求；由气囊应力变化云图可知气囊出现应力最大的部位，由气囊压力变化曲线可知气囊着陆缓冲过程中的最大囊内气体压力为1.98×105Pa，，在实际工程设计时要注意对气囊应力较大的部位加强保护，并防止气囊因压力过大而发生爆裂。类空投试验结果表明：冲压式空投气囊能够实现自动充气的功能，气囊具有良好的缓冲效果。
【关键词】：冲压式 空投 气囊缓冲 仿真 试验
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V244;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.1.1 汽车安全气囊11-12
• 1.1.2 飞行器及装备着陆缓冲气囊12
• 1.1.3 船舶用气囊12-13
• 1.2 气囊分类概述13-17
• 1.2.1 密闭型气囊13-14
• 1.2.2 排气型气囊14-16
• 1.2.3 组合型气囊16-17
• 1.3 国内外研究现状17-18
• 1.3.1 缓冲气囊的解析分析17
• 1.3.2 缓冲气囊的数值模拟17-18
• 1.3.3 缓冲气囊的实验分析18
• 1.4 所用软件介绍18-19
• 1.5 论文结构安排19-20
• 2 缓冲气囊的有限元理论基础20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 大变形基本理论20-24
• 2.2.1 物质运动描述20-22
• 2.2.2 大变形下的应力与应变22-23
• 2.2.3 守恒方程的建立23-24
• 2.3 CV 法气囊模型基本理论24-26
• 2.4 中心差分法26-27
• 2.5 时间步长控制27-29
• 2.5.1 质量缩放28-29
• 2.5.2 子循环29
• 2.6 接触－碰撞算法理论29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 3 冲压式空投气囊的结构设计31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 缓冲气囊结构设计31-39
• 3.2.1 缓冲气囊设计方法31-34
• 3.2.2 缓冲气囊结构外形的确定34-35
• 3.2.3 缓冲气囊材料设计35-37
• 3.2.4 缓冲气囊进气孔、排气孔相关设计37-39
• 3.3 空投气囊的优势39-42
• 3.3.1 降落伞面积减小40-41
• 3.3.2 空投时间减小41
• 3.3.3 空投精度提高41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 气囊着陆缓冲过程的仿真43-60
• 4.1 引言43
• 4.2 气囊有限元模型的建立43-51
• 4.2.1 几何模型的建立和导入44-45
• 4.2.2 材料属性的定义45-47
• 4.2.3 气囊关键字定义47-48
• 4.2.4 接触定义48-49
• 4.2.5 系统模型49-51
• 4.3 仿真结果及分析51-59
• 4.3.1 气囊外形及应力变化51-53
• 4.3.2 着陆装备位移分析53-55
• 4.3.3 着陆装备速度分析55-56
• 4.3.4 着陆装备加速度分析56-58
• 4.3.5 缓冲气囊工作状态分析58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 气囊缓冲性能类空投试验60-75
• 5.1 引言60
• 5.2 试验准备60-64
• 5.2.1 材料的选择60-62
• 5.2.2 简易空投系统制作62-64
• 5.3 试验过程64-72
• 5.3.1 试验地点64-65
• 5.3.2 试验物品和材料65-66
• 5.3.3 试验步骤66-72
• 5.4 试验结果总结分析72-73
• 5.5 试验改进73
• 5.6 本章小结73-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：967137