緩沖氣囊的案例
HyperStudy在緩沖氣囊參數優化中的應用
摘 要: 通過建立車-氣囊非線性有限元模型，選擇緩沖氣囊的排氣孔面積以及排氣孔開啟壓力作為優化變量，將車體沖擊加速度峰值最小作為優化目標，建立二階響應面模型。然后利用遺傳算法進行優化求解。優化前后氣囊緩沖特性的對比結果表明，優化后車體沖擊加速度峰值減小了23.8%，氣囊的緩沖性能有顯著提高。
關鍵詞: 緩沖氣囊 參數優化 有限元模型 響應面 HyperStudy
1 引言
氣囊緩沖技術是裝備空投的著陸緩沖技術之一。相比其他著陸緩沖技術，如可壓縮蜂窩材料和制動火箭等[1]，緩沖氣囊具有結構簡單、使用方便、緩沖效果好以及成本低等優點。緩沖氣囊作為現今空投車輛空投系統的重要組成部分之一，能在空投車輛著陸時吸收大部分沖擊能量，減輕空投車輛在著陸瞬間所受到的沖擊，保護車載儀器和設備。
在傘降系統保證空投車輛著陸速度的前提下，緩沖氣囊需要保證車輛著陸末速度在一定的數值以下，車輛結構上承受的沖擊加速度要小于規定的指標，這就需要通過研究對緩沖氣囊進行緩沖性能的驗證與優化。空投試驗成本高、重復性差、安全性低而且試驗周期長，采用試驗方法作為主要研究手段不切實際。而計算機仿真方法具備其經濟性、靈活性和可重復性的特點，國內外建立了很多緩沖氣囊仿真模型[2,3]，運用仿真技術對緩沖氣囊進行緩沖性能的驗證及優化是可行的。本文以熱力學理論和有限元法為基礎，利用HyperMesh建立車—氣囊系統有限元模型，然后在HyperStudy中通過構建響應面模型對氣囊的參數進行了優化。
2 有限元模型的建立
車-氣囊有限元模型主要由鋁合金車體和氣囊緩沖系統組成，如圖1所示。
車體模型包括裝甲板、炮塔座圈、動力艙隔板、立柱、支座和加強筋等[4]。
展開 dyna緩沖氣囊論文復現案例 ￥99
基于現有雙圓柱文獻進行緩沖氣囊的仿真驗證，主要使用的氣囊關鍵字為*AIRBAG_WANG_NEFSKE。復現后的部分結果如下圖所示，擬合曲線接近。
氣囊仿真案例？
安全氣囊，側氣簾，緩沖氣囊？
LS-DYNA
幾篇ANSYS和LS-DYNA仿真期刊文章
_基于ANSYS%2FLS-DYNA的產品跌落仿真.pdf
_基于ANSYS%2FLS-DYNA的包裝件跌落仿真分析.pdf
基于ANSYS_LS_DYNA的新型著陸緩沖氣囊仿真分析.pdf
《流浪地球》中的逃生氣囊球和馬斯克有什么關系？
我國首次完成這一試驗，未來航天返回器或將不需防熱大底、降落傘
返回器充氣前狀態
基于IRDT技術的返回器，能夠實現承載、減速、防熱一體化設計，可實現自主離軌、返回、著陸，甚至不再需要傳統返回器必需的防熱大底、降落傘、緩沖氣囊及其必需的附屬設備，設計大大簡化。
該技術可應用于空間站及科學試驗衛星試驗品和貨物的快速下行、返回，也能為深空探測器安全著陸提供幫助。
4、氣囊緩沖著陸技術
除了再入減速，氣囊緩沖著陸也是充氣式結構在航天領域應用的一個重要方向。氣囊緩沖著陸技術是通過壓縮氣囊內氣體做功的方式將著陸的動能轉化為勢能，分為封閉式和開口式氣囊技術。封閉式氣囊不會對外漏氣，勢能在彈跳過程中會還原為動能，能量通過內部氣孔方式耗散。這種情況適用于對著陸表面地形了解不清楚、著陸速度具有很大水平分量（風速）的情況，例如火星探路者（MPF）和火星漫游者（MER）。
開口式氣囊在第一次壓縮時就開口釋放氣體，允許一部分能量耗散到周邊大氣中。其特點是氣囊總尺寸小，只需要覆蓋著陸體的一個面，適用于著陸表面地形明確、著陸器不易發生翻滾的情況，例如地球和月球表面。
美國的“獵戶座”載人再入運載工具，采用了開放式充氣緩沖結構：
第一代獵戶座充氣緩沖系統采用對稱8離散嵌套氣囊設計，通過主動冷氣系統充氣。排氣孔采用主動控制開口釋放能量，使著陸器一次性釘在地面。
展開 CAE軟件概述和主要的有限元分析軟件
PAMCRASH和RADIOSS是顯式高度非線性分析軟件的代表；LS-DYNA在結構分析方面見長，是汽車碰撞房子（CRASH）和安全性分析（SAFETY）的首選工具；而MS.DYTRAN則在流固耦合分析方面見長，在汽車緩沖氣囊和國防領域應用廣泛。
目前，市場上的CFD軟件以美國ANSYS公司的FLUENT，CFX，英國Computational Dynamics 公司的STAR-CD，美國Metacomp Techenologies 公司的CFD++，美國Flow Science公司的FLOW-3D最優有代表性。
由于有限元技術的特點，使得有限元軟件的前后處理成為了一個相對獨立而又十分重要的部分。目前，在國際上被認可的前后處理軟件包括Altair公司的HyperMesh， MSC公司的Patran，EDS公司的FEMAP， SAMTECH公司的SAMCEF Field等。而有幾個專業的軟件專門針對有限元分析的后處理，比如挪威Ceetron公司的GLview Inowa和CEI公司的EnSight等軟件。一般情況下，前后處理軟件都與CAD軟件具有良好的接口，可與眾多的有限元軟件相結合，以便客戶更快，更方便地解決問題。
----------SAMCEF有限元分析與應用實例 周傳月
展開 CAE軟件和主要的有限元分析軟件
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目前，市場上的CFD軟件以美國ANSYS公司的FLUENT，CFX，英國Computational Dynamics 公司的STAR-CD，美國Metacomp Techenologies 公司的CFD++，美國Flow Science公司的FLOW-3D最優有代表性。
由于有限元技術的特點，使得有限元軟件的前后處理成為了一個相對獨立而又十分重要的部分。目前，在國際上被認可的前后處理軟件包括Altair公司的HyperMesh， MSC公司的Patran，EDS公司的FEMAP， SAMTECH公司的SAMCEF Field等。而有幾個專業的軟件專門針對有限元分析的后處理，比如挪威Ceetron公司的GLview Inowa和CEI公司的EnSight等軟件。一般情況下，前后處理軟件都與CAD軟件具有良好的接口，可與眾多的有限元軟件相結合，以便客戶更快，更方便地解決問題。
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展開 中國驗證大型航天器回收關鍵技術:回收重量超7噸
記者22日從中國航天科技集團五院508所了解到，該所研制的大型群傘系統和大載重著陸緩沖系統結合，可將回收重量增加到7噸以上，與美國新一代獵戶座飛船達到同一水平。
近日，該所采用直升機外掛投放7噸級模型的方式，成功進行我國首次大型群傘系統及大載重著陸緩沖系統空投試驗，對多項載人航天領域關鍵技術進行了考核驗證，主要技術指標達到國際先進水平。
508所有關專家介紹，相比神舟飛船的單傘系統，群傘系統由2頂減速傘、3頂主傘組成。
減速傘主要用于航天器再入返回時的初級減速。此次驗證的減速傘為全新研制產品，承載能力較傳統產品有質的提升，同時傘型設計也兼顧了高阻力性能和一定的穩定性。主傘在折疊包裝、拉直開傘及充氣展開環節進行了優化設計，保證各傘之間充氣的一致性和同步性，以滿足群傘系統的工作特性。
該群傘系統以熱備份方式工作，并通過多級收口與展開，降低開傘載荷，使各級最大開傘載荷基本保持一致，大大降低了對結構強度的要求。
大載重無損著陸回收對著陸緩沖系統提出了更高要求。依托航天器無損著陸技術實驗室創新平臺，科研團隊突破了多氣囊組合緩沖動力學建模與仿真、復雜氣囊結構設計、多層多體氣囊復合工藝、氣囊主動排氣控制等多項關鍵技術。
由于著陸緩沖過程時間極短，科研團隊研制出高靈敏度著陸敏感器等產品，解決了快速響應著陸緩沖控制問題，使著陸緩沖系統能夠精確按照艙體過載實時進行差異式主動排氣控制，以保證系統工作可靠性和返回艙著陸穩定性。
記者了解到，神舟飛船的著陸反推發動機只能一次性使用，而氣囊緩沖系統經過結構檢查后可以重復使用。此外，為實現返回艙垂掛轉換功能，給氣囊著陸緩沖創造條件，科研團隊采用新型材料研制了耐高溫、耐磨損的高強度垂掛吊索，強度達到神舟飛船垂掛吊索的4倍，但重量只有其60%左右。
展開 重復使用航天運載器的發展及其關鍵技術
通過CZ-8R運載火箭垂直返回技術攻關，完成面向3.35 m直徑垂直返回著陸緩沖機構研制和全面的地面系統考核驗證。
面向中國3.35 m直徑運載火箭著陸緩沖機構
著陸緩沖機構展開試驗圖
4
火箭殘骸落區控制技術
利用CZ-2C火箭開展了整流罩落區控制應用研究，采用減速傘作為控制裝置；利用CZ-3B火箭開展了助推器落區控制飛行試驗，通過翼傘將助推器導引至預定的安全區域降落。
助推器傘控系統全程飛行剖面
5
傘降回收技術
開展了一子級傘降陸地回收技術和一子級動力艙段空中回收技術研究。
降落傘系統采用2具減速傘+3具主傘方案，并利用布置在一子級前后端的氣囊系統對著陸過程進行緩沖。
完成5 t級回收體大型群傘+緩沖氣囊空投飛行試驗（圖5）、傘降回收全尺寸箭體尾段結構疲勞試驗，突破“柵格舵+群傘+氣囊”回收總體設計、子級回收大型群傘設計、自吸氣型大型緩沖氣囊、智能掛取系統設計等關鍵技術。
大型群傘+氣囊陸上回收空投試驗驗證
綜上，由于發動機節流深度與國外大推力發動機相比仍存在差距，這制約了中國基于傳統構型的重復使用運載火箭的研發，整體尚處于跟跑 狀態。
但正由于此，中國學者突破了在推重比遠大于1（6~8）的嚴苛條件下，在線自主軌跡規劃和制導與控制技術；并在著陸速度存在較大偏差（不超過5 m/s）的條件下，克服了大跨距、短窗口、高偏差、強沖擊等系列設計難題，實現著陸緩沖機構可靠展開、準確鎖定、穩定減速與高效緩沖等多項功能。上述兩項技術具有國際領先水平。
垂直回收方式的關鍵技術
考慮到垂直回收是中大型運載火箭的主要復用方式，本節重點針對這種模式討論關鍵技術。
展開 HyperWorks的會議論文
幾篇HyperWorks的會議論文
70HyperWorks在航空相機焦面組件結構力學分析上的應用.pdf
43空投系統氣囊緩沖過程仿真分析.pdf
“重新設計”——梳子
03-便攜式直發梳
設計：Ziiki Liu、Wason Lin
04-K-SKIN金稻直發梳
設計：S-MAKE 陳師華
05-洗頭梳
設計：物鳴家居
06-45°牙刷剃刀梳子組合
設計：Younghoon Lee
07-水母便攜梳
設計：YIYOHOME設計
YIYOHOME水母便攜梳采用了水母的造型，可愛呆萌，緩沖式3D氣囊的設計，可以按摩頭皮穴位，打造空氣感的梳發體驗。僅40g的重量，背在包里沒有負擔，伸縮的設計，不僅能保護梳齒，更能減省空間。
08-滿天星氣囊梳
設計：探索家設計
08-Shape梳子
設計：Glenn Catchpole
當不同的顏色碰到梳子后。
— END —
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