[发明专利]一种装备空投着陆缓冲过程的模拟计算方法

权利要求书

1.一种装备空投着陆缓冲过程的模拟计算方法，其特征在于：所述模拟方法的步骤包括：

第一步，通过计算机建立装备—气囊系统的有限元模型，所述装备—气囊系统的有限元模型包括装备有限元模型、气囊有限元模型、装备与气囊的接触模型；

第二步，基于非线性有限元的装备空投着陆缓冲过程的模拟计算，所述模拟计算的实施步骤如下：1） 以显式积分算法求解计算装备有限元模型；2) 采用控制体积法解算气囊有限元模型;3) 解算装备与气囊的接触模型，在装备与气囊的接触模型中，将装备的底部定义为主面，气囊的上表面定义为从面，通过从面节点的力和从面节点对主面节点的附加质量计算获得主面节点的速度及主面节点的加速度，装备与气囊的接触计算基于单元的平均刚体位移，从面节点与主面的单元的质心相连，力和惯量由从面节点转移到主面节点，从面节点的矩被重新分配至主面对应单元的各节点，每个气囊模块的不同部分之间和相邻的各气囊模块之间的点面接触采用罚函数法进行求解，气囊各个面既是主面也是从面，每一时间步先检查各从面节点是否穿透主面，如果没有穿透主面，则对该从面节点不做任何处理，如果穿透主面，则在该从面节点与被穿透主面间引入一个法向接触力，该法向接触力的大小与穿透深度、主面刚度成正比；

第三步：装备空投着陆缓冲过程的模拟结果生成，通过计算获得装备空投着陆缓冲过程的模拟结果，所述模拟结果包括气囊缓冲特性和装备冲击响应特性。

2.根据权利要求1所述的装备空投着陆缓冲过程的模拟计算方法，其特征在于：所述装备有限元模型中采用Johnson-Cook材料强度模型进行描述装备的材料本构模型，所述Johnson-Cook材料强度模型是一个能反映应变硬化、应变率强化效应和温度软化效应的理想弹塑性强度模型，其表达式如下：

式中，为流动应力；为屈服应力；为塑性硬化参数；为应变率系数；为硬化指数；为塑性应变；为应变率；为参考应变率；为开尔文温度；为熔化温度；为初始温度；为温度指数。

3.根据权利要求1所述的装备空投着陆缓冲过程的模拟计算方法，其特征在于：所述装备与气囊的接触模型采用固结方式，相互之间无滑动，每个气囊模块的不同部分之间和相邻的各气囊模块之间的接触关系采用点面接触来描述。

4.根据权利要求1所述的装备空投着陆缓冲过程的模拟计算方法，其特征在于：所述模拟结果的精度通过采用典型工况的试验数据进行验证，然后在此基础上进行各种不同工况的装备空投着陆缓冲过程的模拟并进行装备结构强度评估和气囊结构优化匹配设计。