腿式着陆器用缓冲器缓冲性能及其评价方法研究

分析了各类腿式着陆器用缓冲器的特点及应用范围,为便于研究分析,根据缓冲器可以工作的次数,将缓冲器分为一次性缓冲器及重复性缓冲器,并对一次性缓冲器及重复性缓冲器的特点进行了分析.给出了理想腿式着陆器用缓冲器应该满足的性能,为了对各种缓冲器的缓冲性能进行综合的评价,给出了4类缓冲器缓冲性能的评价方法.这些评价方法可以对腿式着陆器用缓冲器的缓冲吸能效果、可靠性、冲击平稳性、缓冲器自身的重量及体积、适应工作环境的能力等方面的性能进行分析,为腿式着陆器用缓冲器的设计提供理论参考.分析了现有一次性缓冲器存在的不足,结合理想腿式着陆器用缓冲器的性能,对新型腿式着陆器用一次性缓冲器进行了构想.     

月球探测器软着陆缓冲机构着陆性能分析

铝蜂窝缓冲器是月球探测器软着陆机构常用缓冲装置。首先针对简化 二级蜂窝缓冲装置在LS\|DYNA中进行着陆过程大变形模拟仿真分析;其次对探测器机体变 形对着陆性能的影响进行研究。研究结果表明探测器采用多级蜂窝缓冲装置,在着陆过程中 当第一级蜂窝材料完全压缩时,探测器加速度响应最大;由于探测器机体柔性变形改变了相 应连接约束的位置从而使着陆器着陆性能恶化。     

基于多级铝蜂窝缓冲器的新型着陆器性能分析

在未来可行走探月着陆器的总体设计中,如何降低着陆过程中的冲击载荷,实现柔顺落震以保护本体结构和有效载荷的安全,是一项重要内容。本文基于所设计的可行走着陆器整机构型对缓冲驱动一体化缓冲器优化分析。首先,对3种不同规格的铝蜂窝材料分别进行静压力试验,利用试验数据和蜂窝有效吸能模型对多级铝蜂窝的搭配方式进行优化;然后,采用Ansys/Ls-dyna对优化后的三级铝蜂窝进行仿真和试验验证,与传统的两种铝蜂窝材料的缓冲器相比具有一定的柔顺性和安全性;最后,利用Adams软件进行整机仿真验证。验证结果显示:着陆器本体质心过载曲线平滑柔顺,可为我们后续开展的载人登月、月表基地建设等工程实施提供技术支撑。     

月球探测器软着陆机构着陆腿模型与仿真分析

给出了着陆动力学分析的数学模型,并在分析铝蜂窝材料缓冲特性的基础上,建立了 铝蜂窝缓冲器模型,将其应用于软着陆机构单条着陆腿冲击仿真。仿真结果表明,该模型在 缓冲行程、能量吸收及缓冲后加速度响应峰值等方面与试验结果基本一致。为软着陆机构着 陆冲击动力学分析时铝蜂窝建模提供参考。     

仿猫月球着陆缓冲机构设计与缓冲特性研究

针对现有被动式铝蜂窝月球着陆器缓冲力波动大、无法重复使用的问题,提出一种基于磁流变缓冲器的仿猫月球着陆缓冲机构。首先,开展了不同高度平台的家猫跳落实验,对其跳落着陆姿态与前/后腿触地冲量进行了分析,探究其缓冲吸能机理;实验结果表明猫后腿的缓冲吸能占比更高。其次,结合猫跳落实验与中国嫦娥系列月球着陆器参数,设计了一种新构型仿猫着陆缓冲机构,并将其与嫦娥着陆器进行了仿真分析对比。结果表明,所提出的仿猫月球着陆缓冲机构,其机体最大加速度降低了18.3%,具有更为出色的着陆性能。其前腿缓冲吸能贡献约为40%,后腿的缓冲贡献度约为60%,与家猫高台跳落实验结果基本吻合,验证了仿猫月球着陆缓冲机构设计方案的合理性。     

可重复使用运载器的耐坠毁缓冲装置的设计优化

针对采用四腿式着陆支架的可重复使用运载器，提出一种油气-蜂窝两级缓冲的新型耐坠毁缓冲装置，常规油气缓冲器实现重复使用，危险工况下蜂窝缓冲器实现耐坠毁功能。建立了运载器着陆动力学模型，给出了运载器着陆的四种极限工况及铝蜂窝压溃载荷的求解方法，基于径向基(RBF)代理模型，采用多学科协同优化方法，对多工况下运载器两级缓冲装置设计参数进行了优化。结果表明，多学科协同优化方法有着较好的准确性，优化后运载器的最大过载和缓冲支柱载荷峰值均得到降低。最后，对比了单独油气缓冲器与两级耐坠毁缓冲装置下运载器的着陆响应，结果表明，使用两级耐坠毁缓冲装置在降低运载器最大着陆过载和缓冲支柱载荷峰值上有着较为明显的优势。     

月球着陆器着陆缓冲性能研究

首先基于MSC.Nastran/MSC.Adams软件建立了模拟月球着陆器的动力学模型,并利用模拟月球着陆器在地面冲击试验来验证仿真模型的正确性,重点关注缓冲机构与结构连接处的载荷,结构特征点的加速度响应,以及缓冲器的工作行程。然后利用模拟着陆器地面试验结果修正动力学分析模型,研究表明：着陆器结构和缓冲机构的柔性对缓冲性能具有较大的影响。最后,把动力学分析模型中的模拟结构更换成真实结构,进行着陆器在月球表面的着陆冲击仿真分析,从而获得模拟着陆器地面试验与着陆器在月面着陆的冲击缓冲性能差异。     

动态异面压缩下铝蜂窝平均坍塌应力分析与试验验证

为研究铝蜂窝在动态异面压缩下的平均塑性坍塌应力，在铝蜂窝准静态压缩的理论研究基础上，考虑铝蜂窝应变率效应对材料力学性能的影响，采用Cowper Symonds模型，以基本折叠单元为研究对象，采用等效周长方法求取应变率，给出了两个动态异面压缩下铝蜂窝平均塑性坍塌应力的理论计算公式。落锤冲击试验结果与仿真结果显示，Tresca屈服准则下的动态平均塑性坍塌应力与试验及仿真结果的相关系数均在98%以上，验证了理论推导的正确性。本文给出的理论计算公式对研究动态冲击下铝蜂窝的异面压缩性能具有一定的工程指导意义。     

异面压缩下六边形铝蜂窝平均塑性坍塌应力研究

为了研究铝蜂窝在准静态异面压缩下的平均塑性坍塌应力，基于简化的基本折叠单元理论，以单个完整铝蜂窝六边形单元为研究对象，根据能量守恒定律，形成一个基本折叠单元外力所做的功等于屈曲能和膜能的总和，由此分别假设铝蜂窝材料服从Tresca屈服准则或Mises屈服准则，给出了两个准静态异面压缩下铝蜂窝平均塑性坍塌应力的理论计算公式，试验结果验证了理论推导的正确性。提出的公式对研究铝蜂窝的异面压缩性能具有一定的工程指导意义。     

ADAMS用户子程序在软着陆动力学仿真中的应用

软着陆是实施月球表面探测的一项关键技术,为得到月球着陆器的着陆性能,采用ADAMS软件进行动力学仿真。由于着陆器缓冲装置中常采用铝蜂窝结构,且它具有独特的力学特性,仿真时采用了用户子程序,通过在“阿波罗”试验模型中加载子程序实现了系统仿真。最后将仿真结果和相关数据比较,验证了该子程序和建模方法的正确性。     

自落式缓冲气囊仿真研究

缓冲气囊被广泛应用于武器装备及物资空投、航天器着陆回收、汽车安全气囊等领域。设计具有优良缓冲性能的气囊系统可以减小物品或乘员所受的冲击力,最大程度上避免了物资的损坏和乘员伤亡。文章以某型空投缓冲系统所用气囊作为研究对象,运用LS-DYNA有限元仿真软件,采用控制体积法对该气囊缓冲过程进行了数值模拟计算,同时,结合工程计算与试验测试,合理确定气囊设计中关键技术状态,获得了带有辅囊的自落式缓冲气囊设计思路与方法,提高了研制品质,节省了研制成本与周期。     

气囊式无人机缓冲系统的着陆侧翻现象

文章研究无人机气囊缓冲系统的着陆侧翻问题。首先,建立了无人机着陆冲击动力学模型,通过仿真分析技术对无人机的典型着陆过程进行模拟,发现该型无人机在着陆过程中存在机身侧翻的现象,有可能对机翼产生不利影响;随后,引入翼尖触地速度作为指标对侧翻程度进行评估,研究了翼尖触地速度与侧向着陆速度之间的关系;针对该无人机着陆过程中产生的翻滚问题,综合翼尖触地速度计算结果,提出了减缓翻滚现象的途径;最后,通过仿真分析对所提出的解决方案进行评价。研究结果表明,文章提出的减缓无人机着陆翻滚问题解决方案可靠合理。     

气囊着陆缓冲系统的冲击动力学多目标优化

文章以数值仿真为手段,研究了气囊缓冲登陆系统的冲击动力学多目标优化问题。首先,以类似于"猎兔犬"着陆缓冲系统为对象,确立了以囊内初始气压与收缩绳刚度为设计变量,以缓冲系统的首次冲击最大过载和囊体织物最大应力为目标函数的多目标优化问题。随后基于D最优试验设计,采用移动最小二乘(Moving Least Square,MLS)构建了各个目标函数的代理模型,并对目标函数随设计变量的变化规律进行了探讨。最后,采用遗传算法完成了缓冲系统的冲击性能优化,并给出设计空间中关于最大过载与织物最大应力的Pareto前沿。研究结果表明,MLS模型优化算法十分适用于解决非线性程度较高的冲击动力学优化问题,并且在替代真实模型仿真计算时不仅具有较高的近似精度而且具有高速的分析效率。     

砂垫层刚度对地面地震反应的影响研究

我国是一个多地震国家，地震区分布范围广，发震频繁。因此减震、隔震技术对国民经济基本建设具有重要意义。随着科学技术的进步、计算机的运用等，减震、隔震方法的研究与应用取得了很大的发展，但仍有许多问题有待解决，特别是就我国目前中、低层房屋较多的实际状况而言，这一问题显得尤为突出。采用在基础与地基之间设置砂垫层的方法，减小或不放大地震对地面的影响，最终达到减震、隔震的目的。在提出砂垫层隔震概念及其与《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)的区别之后，研究了砂垫层刚度对地面地震反应的影响，得到了一些有益的结果。     

砂垫层刚度对地面地震反应的影响研究

我国是一个多地震国家,地震区分布范围广,发震频繁.因此减震、隔震技术对国民经济基本建设具有重要意义.随着科学技术的进步、计算机的运用等,减震、隔震方法的研究与应用取得了很大的发展,但仍有许多问题有待解决,特别是就我国目前中、低层房屋较多的实际状况而言,这一问题显得尤为突出.采用在基础与地基之间设置砂垫层的方法,减小或不放大地震对地面的影响,最终达到减震、隔震的目的.在提出砂垫层隔震概念及其与<建筑抗震设计规范>(GB50011-2001)的区别之后,研究了砂垫层刚度对地面地震反应的影响,得到了一些有益的结果.     

缓冲气囊冲击减缓研究进展

本文从气囊缓冲机理出发对近年来国内外缓冲气囊进行了详细的分类和总结。缓冲气囊以其高效的缓冲性能、较轻的质量和低廉的成本等特性,成为重装空投防护与航天器软着陆技术领域的一个热点研究方向。本文首先介绍了密闭型气囊、排气型气囊和组合型气囊的性能和适用范围,讨论了各个类型气囊的优缺点。然后对气囊缓冲特性的数值仿真分析方法和分析模型进行了论述,对比了各类分析方法的原理与优缺点,并阐明了气囊优化设计的重要性和基本方法。此外本文还介绍了缓冲气囊研究的难点和应用前景以及需要进一步研究的问题。     

空间对接机构差动式缓冲阻尼系统运动学仿真

着重分析空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统主要组件： 丝杠差动组合、齿轮差动组合的机构运动学原理。在此基础上建立系统的运动学模型， 利用捕获环伸出过程和缓冲阻尼过程系统运动学仿真验证了系统模型。     

输入地震动对砂垫层隔震的影响

在地基与基础之间设置砂垫层来达到隔震和减震的目的,是建筑物隔震、减震技术研究的新领域.对地震波波形、地震波谱特性、人工波三种情况分别进行了研究,得到相应的反应谱;砂垫层剪切波速、砂垫层厚度与最大加速度的关系曲线;砂垫层刚度不同时、砂垫层厚度不同时的加速度反应谱,以期完善该理论.