[發明專利]一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法

在審

• 申請號: 202211633635.6
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115795973A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 楊品;胡雪鵬;章琳玲;金樓;李輝;徐宏;吳銘;王強
• 申請（專利權）人: 航宇救生裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/10;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

1.一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，十字形傘幾何建模：按照十字形傘傘衣尺寸特征建立單個傘衣幅幾何面及集束形式的全部傘繩系幾何邊線模型；

步驟二，對步驟一建立的傘衣幅幾何面和傘繩系統幾何邊線結構進行網格劃分建立網格模型；

步驟三，對步驟二中的單個傘衣幅網格模型進行經向折疊，并通過復制、平移、選轉和節點縫合，建立完整傘衣經向折疊網格模型；

步驟四，對步驟二中的傘繩系統網格模型和步驟三中傘衣的經向折疊網格模型進行傘衣和傘繩系統的緯向數值折疊建模；

步驟五：對步驟四獲取的十字形傘多維度數值折疊仿真模型的網格單元進行修正；

步驟六：對步驟五獲取的十字形傘多維度數值折疊仿真模型進行開傘驗證，若出現因網格節點錯誤合并導致傘衣不能張滿，則從步驟三重新折疊建模。

2.如權利要求1所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，步驟一中傘衣的幾何模型為平鋪面結果，傘繩的幾何模型為“集束”型拉直狀態傘繩系統的幾何模型且為幾何邊線結構形式。

3.如權利要求1所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，步驟二中使用有限元前處理軟件中的四邊形殼單元對步驟一建立的表征傘衣幅幾何特征的幾何面進行網格劃分；使用有限元前處理軟件中的安全帶單元對步驟一建立的表征傘繩系統幾何特征的幾何邊線結構進行網格劃分。

4.如權利要求1所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，步驟三中使用有限元前處理軟件中的網格單元復制功能對單個傘衣幅依次進行兩次復制，對復制后的傘衣網格經過平移、旋轉和節點縫合，獲取到完整傘衣的經向折疊網格模型。

5.如權利要求1所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，步驟四中通過建立剛體材料的平板結構，施加以作用力或運動速度，作為步驟三建立的傘衣網格模型和步驟二建立的傘繩網格模型實現緯向折疊變形的動力來源；根據傘包尺寸建立作為限制傘衣和傘繩變形范圍的約束邊界；作用力或運動速度加載和邊界設置完成后，提交有限元求解器進行仿真計算。

6.如權利要求2所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，步驟五中對于折疊后的傘衣網格模型，按照傘衣數值計算折疊前各網格的節點空間位置，設置折疊后傘衣相應各節點的參考幾何信息，用于傘衣各單元幾何尺寸的恢復；對于折疊后的傘繩系統各網格單元，按照傘繩系統數值計算折疊前后網格單元長度的差值，設置折疊后傘繩系統各單元的伸縮量，用于傘繩系統長度的恢復。

7.如權利要求1所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，完成十字形傘的經、緯向數值折疊仿真建模后采用ALE算法對十字形傘折疊仿真模型是否實現正確開傘進行驗證，如若傘衣充氣過程中出現網格節點錯誤粘連，導致傘衣不能張滿，則從步驟三開始重新進行折疊建模。

8.如權利要求3所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，有限元前處理軟件包括HyperMesh、LS-PrePost。

9.如權利要求5所述的一種基于有限元仿真的十字形傘多維度數值折疊建模方法，其特征在于，有限元求解器采用LS-DYNA。