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①建立了傘降系統空投全過程動力學模型，提出了利用蒙特卡羅方法計算空投過程中裝備著陸初速度和姿態分佈規律的計算方法和基本流程。
②利用氣體熱力學方程建立了氣囊解析模型，分析了氣囊參數對緩衝特性的影響規律，研究搭載重量、氣囊容積、氣囊排氣參數之間的關於緩衝效能的匹配規律，開發了氣囊緩衝系統的匹配設計軟件。
③建立了傘降系統工作過程的解析模型，裝備系統-氣囊緩衝系統的非線性有限元模型，對整個空投過程進行了模擬仿真，研究分析了著陸緩衝過程中氣囊系統和裝備結構的動態響應特性。
②利用氣體熱力學方程建立了氣囊解析模型，分析了氣囊參數對緩衝特性的影響規律，研究搭載重量、氣囊容積、氣囊排氣參數之間的關於緩衝效能的匹配規律，開發了氣囊緩衝系統的匹配設計軟件。
③建立了傘降系統工作過程的解析模型，裝備系統-氣囊緩衝系統的非線性有限元模型，對整個空投過程進行了模擬仿真，研究分析了著陸緩衝過程中氣囊系統和裝備結構的動態響應特性。
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《空投裝備回收系統的建模與分析》由國防工業出版社出版。
目次
第1章緒論
1.1空投裝備的國內外發展現狀
1.1.1美軍M511“謝里登”坦克
1.1.2俄羅斯BMD系列空降車
1.1.3德國“鼬鼠”系列空降車
1.1.4我國空降車發展現狀
1.2 回收系統的種類與回收方式
1.2.1傘降系統
1.2.2地面著陸緩沖系統
1.2.3其他回收裝置
1.3 回收技術的現狀
1.3.1傘降系統研究現狀
1.3.2緩沖氣囊研究現狀
第2章傘降系統的工作特性分析
2.1傘降系統工作過程的動力學模型 第1章緒論 1.1空投裝備的國內外發展現狀 1.1.1美軍M511“謝里登”坦克 1.1.2俄羅斯BMD系列空降車 1.1.3德國“鼬鼠”系列空降車 1.1.4我國空降車發展現狀 1.2 回收系統的種類與回收方式 1.2.1傘降系統 1.2.2地面著陸緩沖系統 1.2.3其他回收裝置 1.3 回收技術的現狀 1.3.1傘降系統研究現狀 1.3.2緩沖氣囊研究現狀 第2章傘降系統的工作特性分析 2.1傘降系統工作過程的動力學模型 2.1.1傘降系統建模基本理論 2.1.2傘降過程動力學建模 2.1.3完整空投過程仿真 2.2空投裝備落地速度和姿態參數的統計分布 2.2.1考慮隨機因素的傘降過程模擬方法 2.2.2蒙特卡羅方法在傘降系統降落速度和姿態計算中的應用 2.2.3空投裝備傘降系統模型參數靈敏度分析 2.2.4傘降系統隨機性參數的概率分布. 2.2.5落地速度及姿態角的分布規律 第3章自充氣式緩沖氣囊的解析建模及緩沖特性分析 3.1緩沖氣囊解析建模 3.1.1基本假設 3.1.2單氣室氣囊解析模型的建立 3.1.3單氣室氣囊緩沖特性影響因素分析 3.2雙氣室氣囊建模與特性計算及影響因素分析 3.2.1雙氣室氣囊模型 3.2.2雙氣室氣囊緩沖特性及影響因素分析 3.3緩沖氣囊系統的參數設計與匹配方法 3.3.1氣囊解析模型的無量綱轉化 3.3.2氣囊無量綱參數匹配圖 3.3.3氣囊緩沖特性影響因素分析 3.3.4氣囊參數匹配方法及應用算例 3.4基于解析模型的緩沖氣囊參數優化 3.4.1多目標優化問題 3.4.2氣囊的優化模型 3.4.3參數優化結果 第4章裝備—氣囊系統非線性有限元建模與緩沖過程仿真 4.1顯式動力學有限元法 4.1.1有限元法概述 4.1.2顯式動力學有限元法的優點 4.1.3顯式中心差分法 4.1.4顯式算法的穩定性 4.1.5沙漏現象 4.2裝備—氣囊系統模型 4.2.1裝備模型 4.2.2氣囊模型 4.2.3接觸模型 4.3裝備—氣囊系統著陸緩沖過程仿真 4.3.1氣囊緩沖特性 4.3.2仿真結果驗證及分析 4.4在高海拔條件下空投失效案例分析與對策 4.4.1高海拔條件空投特點 4.4.2高海拔條件空投裝備空中姿態統計規律 4.4.3高海拔條件著陸穩定性問題機理分析 4.4.4高海拔條件著陸穩定性問題解決方法 第5章氣囊模型與薄殼結構模型的試驗驗證 5.1氣囊系統緩沖特性試驗及驗證 5.1.1氣囊投放試驗系統 5.1.2試驗方案設計 5.1.3試驗結果分析及模型驗證 5.2薄殼結構模型的沖擊響應特性驗證 5.2.1試驗結構設計 5.2.2試驗結構的非線性有限元模型建立 5.2.3材料本構關系參數的確定 5.2.4試驗結構跌落沖擊過程的動態仿真 5.2.5結構跌落沖擊驗證試驗 第6章緩沖氣囊的優化設計與評價 6.1氣囊系統匹配參數靈敏度分析 6.2基于替代模型的氣囊參數優化設計 6.2.1替代模型技術 6.2.2試驗設計 6.2.3替代模型的構建 6.2.4參數優化 6.3緩沖氣囊優化設計結果的評價 第7章空投裝備結構沖擊累積損傷的統計評估 7.1空投裝備著陸沖擊載荷計算 7.1.1正常著陸工況下的載荷條件 7.1.2惡劣著陸工況下的載荷條件 7.2著陸沖擊載荷作用下的裝備響應特性分析 7.2.1正常著陸工況下的裝備響應特性分析 7.2.2惡劣著陸工況下的裝備響應特性分析 7.3車體結構材料損傷參數測定試驗 7.3.1試驗原理 7.3.2試驗系統組成 7.3.3試驗測定 7.3.4試驗數據及處理結果 7.4沖擊載荷作用下的結構累積損傷統計評估 7.4.1結構損傷的有限元分析基本理論 7.4.2結構損傷評估及其壽命預測 7.4.3基于應變累積損傷壽命預測技術研究 7.4.4空投裝備典型部件變形分析 結束語 參考文獻
1.1空投裝備的國內外發展現狀
1.1.1美軍M511“謝里登”坦克
1.1.2俄羅斯BMD系列空降車
1.1.3德國“鼬鼠”系列空降車
1.1.4我國空降車發展現狀
1.2 回收系統的種類與回收方式
1.2.1傘降系統
1.2.2地面著陸緩沖系統
1.2.3其他回收裝置
1.3 回收技術的現狀
1.3.1傘降系統研究現狀
1.3.2緩沖氣囊研究現狀
第2章傘降系統的工作特性分析
2.1傘降系統工作過程的動力學模型 第1章緒論 1.1空投裝備的國內外發展現狀 1.1.1美軍M511“謝里登”坦克 1.1.2俄羅斯BMD系列空降車 1.1.3德國“鼬鼠”系列空降車 1.1.4我國空降車發展現狀 1.2 回收系統的種類與回收方式 1.2.1傘降系統 1.2.2地面著陸緩沖系統 1.2.3其他回收裝置 1.3 回收技術的現狀 1.3.1傘降系統研究現狀 1.3.2緩沖氣囊研究現狀 第2章傘降系統的工作特性分析 2.1傘降系統工作過程的動力學模型 2.1.1傘降系統建模基本理論 2.1.2傘降過程動力學建模 2.1.3完整空投過程仿真 2.2空投裝備落地速度和姿態參數的統計分布 2.2.1考慮隨機因素的傘降過程模擬方法 2.2.2蒙特卡羅方法在傘降系統降落速度和姿態計算中的應用 2.2.3空投裝備傘降系統模型參數靈敏度分析 2.2.4傘降系統隨機性參數的概率分布. 2.2.5落地速度及姿態角的分布規律 第3章自充氣式緩沖氣囊的解析建模及緩沖特性分析 3.1緩沖氣囊解析建模 3.1.1基本假設 3.1.2單氣室氣囊解析模型的建立 3.1.3單氣室氣囊緩沖特性影響因素分析 3.2雙氣室氣囊建模與特性計算及影響因素分析 3.2.1雙氣室氣囊模型 3.2.2雙氣室氣囊緩沖特性及影響因素分析 3.3緩沖氣囊系統的參數設計與匹配方法 3.3.1氣囊解析模型的無量綱轉化 3.3.2氣囊無量綱參數匹配圖 3.3.3氣囊緩沖特性影響因素分析 3.3.4氣囊參數匹配方法及應用算例 3.4基于解析模型的緩沖氣囊參數優化 3.4.1多目標優化問題 3.4.2氣囊的優化模型 3.4.3參數優化結果 第4章裝備—氣囊系統非線性有限元建模與緩沖過程仿真 4.1顯式動力學有限元法 4.1.1有限元法概述 4.1.2顯式動力學有限元法的優點 4.1.3顯式中心差分法 4.1.4顯式算法的穩定性 4.1.5沙漏現象 4.2裝備—氣囊系統模型 4.2.1裝備模型 4.2.2氣囊模型 4.2.3接觸模型 4.3裝備—氣囊系統著陸緩沖過程仿真 4.3.1氣囊緩沖特性 4.3.2仿真結果驗證及分析 4.4在高海拔條件下空投失效案例分析與對策 4.4.1高海拔條件空投特點 4.4.2高海拔條件空投裝備空中姿態統計規律 4.4.3高海拔條件著陸穩定性問題機理分析 4.4.4高海拔條件著陸穩定性問題解決方法 第5章氣囊模型與薄殼結構模型的試驗驗證 5.1氣囊系統緩沖特性試驗及驗證 5.1.1氣囊投放試驗系統 5.1.2試驗方案設計 5.1.3試驗結果分析及模型驗證 5.2薄殼結構模型的沖擊響應特性驗證 5.2.1試驗結構設計 5.2.2試驗結構的非線性有限元模型建立 5.2.3材料本構關系參數的確定 5.2.4試驗結構跌落沖擊過程的動態仿真 5.2.5結構跌落沖擊驗證試驗 第6章緩沖氣囊的優化設計與評價 6.1氣囊系統匹配參數靈敏度分析 6.2基于替代模型的氣囊參數優化設計 6.2.1替代模型技術 6.2.2試驗設計 6.2.3替代模型的構建 6.2.4參數優化 6.3緩沖氣囊優化設計結果的評價 第7章空投裝備結構沖擊累積損傷的統計評估 7.1空投裝備著陸沖擊載荷計算 7.1.1正常著陸工況下的載荷條件 7.1.2惡劣著陸工況下的載荷條件 7.2著陸沖擊載荷作用下的裝備響應特性分析 7.2.1正常著陸工況下的裝備響應特性分析 7.2.2惡劣著陸工況下的裝備響應特性分析 7.3車體結構材料損傷參數測定試驗 7.3.1試驗原理 7.3.2試驗系統組成 7.3.3試驗測定 7.3.4試驗數據及處理結果 7.4沖擊載荷作用下的結構累積損傷統計評估 7.4.1結構損傷的有限元分析基本理論 7.4.2結構損傷評估及其壽命預測 7.4.3基于應變累積損傷壽命預測技術研究 7.4.4空投裝備典型部件變形分析 結束語 參考文獻
書摘/試閱
CV算法雖然計算效率高，但存在一定缺點，壓力均勻分布的假設通常在緩沖的初期與實際情況并不相符，另外也無法考慮緩沖氣囊與周圍氣體環境之間的相互作用。為了精確描述緩沖氣囊展開初期氣囊內部壓力、排氣過程與外界大氣的相互作用，ALE算法得到了國內外學者的重視。ALE算法在固體結構邊界運動的處理上采用拉格朗日方程體系來描述，可以有效地跟蹤固體結構邊界的運動，但在流體介質的離散化上則吸收了歐拉方程體系的長處，使得內部網格單元獨立于固體而存在，但又不完全和歐拉網格相同，網格可以根據所定義的參數，在求解過程中實時調整。應用ALE算法進行流固耦合的動態響應分析時，先執行一個或幾個拉格朗日時步計算，此時單元網格隨材料流動而產生變形，然后執行ALE時步計算：①保持變形后的物體邊界條件，對內部單元進行重分網格，網格的拓撲關系保持不變，成為Smooth Step；②將變形網格中的單元變量（密度、能量、應力張量等）和節點速度質量輸送到重分后的新網格中，成為Advection Step。因此ALE算法可以克服單元嚴重畸變引起的數值計算困難，實現流固耦合或大變形行為的數值分析。
ALE算法用于氣囊緩沖仿真時，通常氣囊織布采用拉格朗日薄膜單元來模擬；氣囊外部的流場和氣囊內部的氣體則用單點積分ALE網格來描述。ALE網格區域的大小應包含整個氣囊活動的區域，網格的大小與氣囊的薄膜單元的尺寸相近。
Dmitri Fokin等用ALE算法和CV算法模擬物體碰撞試驗（Body BlockTest），對兩種算法的計算結果進行了對比分析，得出ALE算法與試驗數據更加符合。相比較而言，CV算法對試驗初期的仿真過于粗糙，不過后期響應的變化趨勢與ALE算法基本一致。
目前國內對軟著陸緩沖氣囊的有限元仿真研究還較薄弱，對實用性軟著陸氣囊的研制較少。李名琦等建立了應急氣囊的有限元模型，對氣囊著水沖擊過程進行了數值計算，并通過縮比模型試驗和數值仿真數據進行了對比分析。鄧春燕等采用CV算法，模擬了“火星探路者”探測器的氣囊緩沖系統的著陸過程，研究了氣囊內部壓力和溫度等指標型參數的變化過程。萬志敏等應用排氣型氣囊開展了兩種航天器模型的軟著陸緩沖的試驗研究。
