材料弹性对降落伞充气展开力学性能影响

降落伞充气展开过程涉及柔性结构非线性变形与流场的高度耦合。为研究不同弹性的纬向加强带对降落伞充气展开过程中力学特性的影响,该文基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)方法对3种弹性纬向加强带构型的带条伞进行充气展开过程模拟,获得了充气展开过程中气动力、纬向加强带张力和伞衣应力分布等关键参数,分析了织物材料弹性对降落伞开伞动载以及局部受力情况的影响,并通过风洞试验对带条伞充气展开过程的气动力变化进行测试,验证了利用FSI方法预测降落伞动态力学及局部受力特性的可行性。仿真和试验结果表明：纬向加强带弹性模量对降落伞充气展开过程中整体气动力影响甚微,对于伞衣和纬向加强带本身的应力分布影响显著;采用与伞衣相同材料的锦丝纬向加强带能显著降低局部应力水平,相较于高弹性模量的芳Ⅲ纬向加强带,纬向加强带和伞衣的最大应力分别降低83.3%和22.8%。