[發明專利]一種裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算方法

有效

• 申請號: 201210240613.3
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102789526A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 王紅巖;洪煌杰;芮強;李建陽;郝貴祥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 張明

1.一種裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算方法，其特征在于：所述模擬方法的步驟包括：

第一步，通過計算機建立裝備—氣囊系統的有限元模型，所述裝備—氣囊系統的有限元模型包括裝備有限元模型、氣囊有限元模型、裝備與氣囊的接觸模型；

第二步，基于非線性有限元的裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算，所述模擬計算的實施步驟如下：1）?以顯式積分算法求解計算裝備有限元模型；2)?采用控制體積法解算氣囊有限元模型;3)?解算裝備與氣囊的接觸模型，在裝備與氣囊的接觸模型中，將裝備的底部定義為主面，氣囊的上表面定義為從面，通過從面節點的力和從面節點對主面節點的附加質量計算獲得主面節點的速度及主面節點的加速度，裝備與氣囊的接觸計算基于單元的平均剛體位移，從面節點與主面的單元的質心相連，力和慣量由從面節點轉移到主面節點，從面節點的矩被重新分配至主面對應單元的各節點，每個氣囊模塊的不同部分之間和相鄰的各氣囊模塊之間的點面接觸采用罰函數法進行求解，氣囊各個面既是主面也是從面，每一時間步先檢查各從面節點是否穿透主面，如果沒有穿透主面，則對該從面節點不做任何處理，如果穿透主面，則在該從面節點與被穿透主面間引入一個法向接觸力，該法向接觸力的大小與穿透深度、主面剛度成正比；

第三步：裝備空投著陸緩沖過程的模擬結果生成，通過計算獲得裝備空投著陸緩沖過程的模擬結果，所述模擬結果包括氣囊緩沖特性和裝備沖擊響應特性。

2.根據權利要求1所述的裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算方法，其特征在于：所述裝備有限元模型中采用Johnson-Cook材料強度模型進行描述裝備的材料本構模型，所述Johnson-Cook材料強度模型是一個能反映應變硬化、應變率強化效應和溫度軟化效應的理想彈塑性強度模型，其表達式如下：

式中，為流動應力；為屈服應力；為塑性硬化參數；為應變率系數；為硬化指數；為塑性應變；為應變率；為參考應變率；為開爾文溫度；為熔化溫度；為初始溫度；為溫度指數。

3.根據權利要求1所述的裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算方法，其特征在于：所述裝備與氣囊的接觸模型采用固結方式，相互之間無滑動，每個氣囊模塊的不同部分之間和相鄰的各氣囊模塊之間的接觸關系采用點面接觸來描述。

4.根據權利要求1所述的裝備空投著陸緩沖過程的模擬計算方法，其特征在于：所述模擬結果的精度通過采用典型工況的試驗數據進行驗證，然后在此基礎上進行各種不同工況的裝備空投著陸緩沖過程的模擬并進行裝備結構強度評估和氣囊結構優化匹配設計。