仿竹结构薄壁管的轴向耐撞性分析及优化

为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于竹结构设计出由仿生节、仿生单元和仿生内管组成的仿生吸能管,并利用有限元法模拟了仿生吸能管的轴向碰撞吸能,利用响应面法求得了仿生吸能圆管的最优结构。优化得出仿生单元壁厚为1mm、仿生内管壁厚为0.628mm时吸能特性最优,比吸能分别为157.57kN和34.33kJ/kg。结果表明:仿生设计和响应面优化,可提高薄壁管的吸能特性,可为薄壁管的优化设计提供新方法。     

月面重力场下表取采样末端执行器与月壤作用仿真分析

为研究月面重力场下表取采样末端执行器与月壤作用关系,使用离散元法对铲挖取采样进行了仿真。结果表明:挖取阻力矩随转速和重力场增大而增大,但随入土角减小而增大;铲取阻力随速度、入土角、重力场增加,其均值和峰值呈增长趋势。入土角45°时,月面下的挖取阻力矩峰值比地面降低了73.5%,铲取阻力峰值降低了83.3%。分析表明:g/6重力场使得月壤更松软,铲挖斗内的重量减轻,这都将使阻力和阻力矩减小。研究结果可为表取采样末端执行器设计提供参考。     

基于虾螯结构的仿生薄壁管吸能特性分析及优化

为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于雀尾螳螂虾螯结构,结合结构仿生学原理设计出具有仿生晶胞单元薄壁管,利用有限元法模拟了仿生薄壁管碰撞吸能特性,采用响应面法进行薄壁管结构优化.结果表明,仿生薄壁管的比吸能较普通薄壁管的分别提高了11.1%（轴向）和24.6%（径向）,优化得到仿生薄壁管轴向和径向吸能特性最优的结构尺寸,比吸能分别为27.0 kJ/kg （轴向）和10.8 kJ/kg （径向）,该薄壁管仿生设计和响应面优化方法为吸能元件的轻量化设计提供了新思路.