航天飞船座椅着陆缓冲系统的力学模型

为了分析载人飞船返回舱人椅系统着陆过程特点和减小其冲击过载,建立了一个典型缓冲系统的力学模型,给出了运动过程和主要评价指标的计算方法和公式,并通过典型工况进行了实验验证。讨论了部分边界条件、设计和评价参数对转动中心、头部加速度峰值、做功和行程的影响。结果表明,减小缓冲力阈值,可以减小座椅的胸背向加速度,但对头盆向加速度影响不大;水平速度和加速度会影响到缓冲器的工作特性,通过减小初始速度和输入加速度可以降低各个方向的过载。     

基于排气型气囊的多管火箭炮着陆缓冲特性研究

为研究排气型气囊作用下多管火箭炮在不同工况下的着陆冲击性能，建立多管火箭炮着陆缓冲系统有限元模型，利用LS-DYNA软件计算了炮车系统在刚性地面条件、土壤地面条件、蜂窝铝辅助缓冲条件、后排气囊失效的恶劣工况下的着陆过程动力学响应。结果表明，不同地面条件对多管火箭炮着陆缓冲性能影响较小，车架、框架、定向管应力超过许用应力，应注意防护；在货台和车身之间设计蜂窝铝辅助缓冲装置能有效降低车架应力，实现对车架的保护；后排气囊失效情况下货台冲击过载从40g提高到80g,超出空投安全标准，安全隐患增加。该文研究结果对于多管火箭炮空投方案设计和试验验证有一定参考意义。     

车辆座椅减振研究

本文将磁流变阻尼器用于座椅悬挂系统,并进行了理论分析和数值仿真分析,研究结果表明将磁流变阻尼器用于车辆座椅减振效果十分优良.1人-椅系统主共振理论分析在车辆振动系统中,振动通过座椅传给人体.座椅振动传递率又称加速度传递率为座椅与人体接触面上的加速度与车辆底盘激励     

基于有限元法的人体座椅系统随机响应分析

基于人体解剖测量学和人体运动学建立了包括人体骨骼、肌肉、皮肤、坐垫、靠背和头枕的驾驶姿势的人体座椅系统三维有限元模型.通过人体座椅系统在重力作用下的静态分析,提供动态分析的人体驾驶姿势初始边界条件.通过频率提取分析确保随机响应分析所需足够数量的模态.通过计算腰椎到坐垫表面在垂直方向的传递函数验证了模型.最后分析了在座椅底部垂直方向0~20 Hz的白噪声激励下人体腰椎间盘的加速度和应力响应,得出由于座椅的耦合作用使得腰椎间盘响应峰值频率低于其固有频率.该方法可以代替实验研究其他方案的人体座椅系统动态响应问题.     

着陆器软着陆垂直冲击试验研究

月球着陆器着陆过程中会产生巨大的冲击作用,影响其内部精密仪器的正常工作,且着陆安全性问题决定着着陆任务的成败,因此,研究着陆器软着陆过程中与月壤的动力响应具有重要意义。文章首先基于对着陆器着陆冲击过程研究,建立了着陆器与模拟月壤相互作用理论模型;之后,利用自主研发的着陆冲击试验系统,采用半球形足垫(简称“足垫”)模拟着陆器缓冲支腿,通过垂直着陆冲击试验,对冲击模拟月壤过程中足垫的着陆质量和冲击速度对着陆冲击过程的影响进行了详细研究。研究结果表明,模拟月壤密实度一定,较大的着陆质量能有效提高着陆器冲击机械能的耗散效率;冲击速度越大,着陆器在单位时间内转移到模拟月壤的动量越多,模拟月壤颗粒对着陆器产生的作用力越大;冲击能表征了着陆质量和冲击速度,对垂直着陆冲击过程有很重要的影响。最后,通过试验结果与理论模型对比,对着陆器与模拟月壤的动力学模型进行了验证。文章的研究结果可为设计安全载人登月月面着陆器提供必要的试验数据与理论参考。。     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

重复使用火箭着陆缓冲的机构冲击动力学分析及实验验证

为描述运载火箭着陆引起的着陆缓冲机构横向振动, 提出一种等效模型, 将着陆引起的激励等效为冲击激励和稳态激励的叠加。采用假设模态法求解着陆缓冲机构的横向振动模态, 并考虑轴向力与横向振动的耦合, 进一步通过模态叠加法求解振动响应, 得到由着陆冲击引起的着陆缓冲机构横向振动的半解析解。基于真实产品进行的垂直着陆冲击实验结果表明, 该模型可较精确地描述着陆缓冲机构横向振动的响应和最大弯矩。基于该模型, 分析着陆缓冲机构的构型参数和材料强度对着陆缓冲机构的影响, 研究结果可为实际工程相关着陆缓冲机构的参数设计提供指导。     

舰船设备水下爆炸冲击模拟器机理与仿真

提出一种新型的舰船设备水下爆炸冲击环境模拟器--双波冲击试验机,它能够产生正负加速度脉冲对舰船设备进行冲击试验.分析了冲击机正负波产生的机理.建立了其非线性动力学模型,并采用龙格-库塔数值计算方法对机理模型进行数值求解.数值仿真结果表明,该试验机能够模拟BV043/85规范要求的正负加速度脉冲和冲击响应谱,并为实际建造重型冲击试验机系统提供理论依据和设计参考.     

某型座椅人-椅系统重心及分布研究

该文针对某型火箭弹射座椅,采用试验与理论分析相结合的方法,对人-椅系统重心及分布进行研究,最终通过二元回归分析得出该座椅人-椅系统重心关于人体特定生理特征的方程,从而可以方便获取该座椅任意百分位人-椅系统重心。     

飞机着陆冲击响应谱分析

相比大多文献采用的改进递归滤波器方法,利用拉普拉斯定理建立的冲击响应谱(SRS)模型,其物理意义更明确,易于工程人员理解应用。利用斜波响应不变法得到了冲击谱数字滤波器系数,编写了冲击响应谱计算软件。利用典型的冲击脉冲信号对软件进行了算法验证,最后利用软件对固定翼飞机着陆数据进行了冲击响应谱计算和分析。结果表明,该软件可以快速、精确的计算出冲击响应谱,为准确评估机载设备的抗冲击特性,以及减振防冲设计提供了便捷的工具。     

LS-DYNA的ALE方法在飞船返回舱着落仿真中的应用

着陆是载人航天活动的关键环节,对返回舱在接近地面时的带伞着陆过程分析具有重要意义。该文对显式积分有限元软件LS-DYNA的ALE方法进行了初步研究,探讨了其中关键控制参数对计算结果的影响。用该方法建立了返回舱带伞着陆的有限元模型,包含空气、降落伞和返回舱,用相关试验数据对模型的有效性进行了验证。结果表明,计算得到的舱体速度和姿态角与试验结果基本吻合,建立的模型可用于返回舱带伞着陆过程特性分析、着陆工况确定和降落伞对着陆冲击的影响等问题的研究。     

航天器着陆缓冲技术研究进展

航天器着陆缓冲是所有需要着陆的航天器完成整个飞行程序的最后一个环节,该技术最终实现航天器的无损着陆,是后续载人和深空探测的重要关键技术之一,其工作结果往往会影响整个任务的成败。该技术的核心内涵是冲击过程中,航天器通过气、液、固等多种形式的介质的形变,吸收着陆冲击过程中的能量,使被缓冲目标的过载值满足目标值要求。基于能量传递过程,围绕航天器自身主动吸能以及冲击介质能量吸收两个维度对能量传递路径进行了分析,给出了主动吸能阶段设计的原则。结合典型航天器缓冲吸能设计的应用进行了分析,给出了各类缓冲吸能设计的准则。最后围绕航天器着陆缓冲技术内涵,对该技术的关键技术进行了梳理,围绕后续该技术在航天任务中的应用进行了展望。     

仿壁虎机器人足端三维力采集系统研究

在微重力环境下仿壁虎机器人在"着陆"到目标航天器表面时,将会受到较大的碰撞力,影响机器人稳定着陆粘附。针对以上问题,仿生设计了机器人的足端结构,在机器人足端装载三维力传感器;该力采集系统基于STM32和AD620芯片,设计了三维力采集系统硬件和软件;并对三维力传感器进行静态标定和解耦。实验开展了机器人脚掌的碰撞粘附力测试,达到了预期效果,能为实现微重力下仿壁虎机器人稳定粘附着陆,提供力反馈控制的硬件保障。     

How cat lands: insights into contribution of the forelimbs and hindlimbs to attenuating impact force

To safely land after different drops, cats can perfectly use their limbs as dampers to dissipate impact forces. Yet, we know little about the contribution of the forelimbs and hindlimbs of cats to attenuating the impact forces during landing. In order to investigate this, we analyzed the landing impulses and energy absorption based on the ground reaction forces and high-speed video recordings of cats performing self-initiated jump downs at different heights. Our results show that the distribution of impact forces between forelimbs and hindlimbs exhibits a landing height-dependent manner. Furthermore, combining the experimental measurements and the inverted pendu- lum-spring model, we find that variation in landing angle is correlated with the distribution manner. This posture- dependent actuation allows the animal to tune the distri- bution of energy absorption between forelimbs and hind- limbs. These findings highlight how cats perfectly jump down using their limbs, providing fundamental insights into the importance of control mechanisms that attenuate landing impulses safely and efficiently.     

空间碎片碰撞风险评估系统

为了评估航天器遭遇空间碎片碰撞风险,基于GUI技术自主开发了一套空间碎片碰撞风险评估系统(MODRAS).并以特定轨道航天器为应用实例进行了风险评估,得到了空间碎片通量分布、航天器暴露面积、航天器遭遇的碰撞数等数据.结果表明,航天器遭遇空间碎片碰撞的概率与其运行轨道高度、倾角以及碎片大小等参数有关;改变航天器飞行路线及运行姿态可有效减少空间碎片的碰撞风险.     

飞机起落架半主动控制系统的控制方法研究

利用磁流变阻尼器对起落架悬架系统进行半主动控制,将以前经常研究的二自由度起落架系统转换到一个考虑到反弹、着陆冲击时的俯仰和滚转运动的三自由度飞机系统来研究,能更好地模拟飞机的两个主起落架和前起落架轮的连续触地着陆的真实情况。磁流变阻尼器的半主动控制策略分别使用二种不同的控制器,即线性二次型调节器(LQR)和鲁棒控制器。斯宾塞模型用来预测的磁流变(MR)阻尼器的动力特性。对控制器在减少响应加速度和速度时的性能进行比较分析。仿真结果验证了飞机在着陆过程中受到干扰时鲁棒控制能提供较好的控制效果。     

滑跑无人机前起落架收放系统仿真及安全特性分析

为了给装备试验考核提供技术参考,研究前起落架收放系统在飞机起降过程中的动态特性,本文以某型飞机前起落架收放系统为研究对象,建立了起落架虚拟样机三维仿真模型;通过多体动力学和有限元仿真分析方法,研究了收放系统在气动载荷、重力以及作动筒载荷耦合作用下的可靠性和安全性。结果表明起落架收放系统的各个铰接点受力合理,其强度、刚度、模态频率以及稳定性满足相关指标。通过对起落架的仿真分析,为后续武器装备的考核提供了切入点和重点关注点,也为起落架收放系统性能评估及参数鉴定和优化提供了技术参考。     

海上油气井油层套管井口装定载荷设计

综合考虑钻完井和投产采气过程未固井段套管强度和稳定性问题,提出一种海上油气井油层套管井口装定载荷设计方法,建立多层管柱耦合系统计算力学模型,确定钻完井过程套管轴向载荷计算方法,综合考虑温度场、压力场和压力端部效应给出投产采气后套管轴向载荷计算公式,并以中国南海某气田为例进行油层套管井口装定载荷设计。结果表明:套管强度不是限制海上油气井油层套管井口装定载荷设计的因素,投产采气过程底部油层套管的稳定性是油层套管井口装定载荷设计的重要因素;当设计极值产气量小于特定值时,油层套管井口装定载荷为油层套管未固井段重力,当设计极值产气量大于特定值时,随着设计极值产气量的增大,油层套管井口装定载荷增大,但增大的幅值逐渐减小。