基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法技术

本发明专利技术提供一种基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法，建立翼伞结构单气室几何模型；建立翼伞结构一次弦向折叠模型和二次弦向折叠模型；赋予所述网格单元属性，其中，对所述翼伞结构单气室几何模型中伞衣部分选用薄膜单元，伞绳部分选用索单元，并采用罚函数法处理薄膜单元与索单元之间的接触碰撞问题；建立流固耦合模型，进行翼伞充气展开仿真计算。本发明专利技术仿真效率明显提高，该翼伞结构模型的建立与仿真计算，可以得到翼伞的伞衣，伞绳结构的应力，应变等参数，为工程实践提供可靠参考。为工程实践提供可靠参考。为工程实践提供可靠参考。

【技术实现步骤摘要】
基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法


[0001]本专利技术属于空降设备
，具体涉及一种基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法。

技术介绍

[0002]冲压翼伞是由柔性织物组成的，具有储存空间小、滑翔比高、操作性好等优点，在航天返回中有着重要的作用。
[0003]冲压翼伞呈矩形翼，翼的上下表面用内肋隔开固定，形成盒式翼型气室。开伞时，通过前缘切口进入冲压空气形成滞止压力维持伞形结构，拥有高升阻比的气动性能、优良的滑翔能力、良好的稳定性和操作性，能实现安全、准确的着陆，此外冲压翼伞能像传统的降落伞一样方便地折叠包装，具有体积小、重量轻、便于携带搬运的特点，在航空航天、民用、军事等领域得到广泛应用。
[0004]从国内外精确空投技术型号研制的经验和教训来看，70％的系统失效发生在空中开伞、物伞扰动阶段，因此要提高精确空投可靠性，需要对翼伞非线性大变形特征和流固耦合特性及空投系统多体动力学有充分认知。
[0005]而在在翼伞的各个工作阶段中，通常认为充气展开阶段是其中物理特性最为复杂的一个阶段。充气阶段的复杂性主要体现在以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立翼伞结构单气室几何模型；对所述翼伞结构单气室几何模型进行网格划分，得到翼伞结构网格模型；基于所述翼伞结构网格模型采用自由曲面建模方法得到翼伞结构展向折叠模型；基于所述翼伞结构展向折叠模型采用逆向动力学建模方法得到一次弦向折叠模型和二次弦向折叠模型；赋予所述网格单元属性，其中，对所述翼伞结构单气室几何模型中伞衣部分选用薄膜单元，伞绳部分选用索单元，并采用罚函数法处理薄膜单元与索单元之间的接触碰撞问题；建立流固耦合模型，进行翼伞充气展开仿真计算。2.根据权利要求1所述的一种基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法，其特征在于，翼伞结构的动力学控制方程为：其中，ρ
s
为翼伞结构的材料密度，σ
s
为柯氏应力张量，f
s
为作用在翼伞结构的外部力，μ为翼伞结构质点的速度矢量，t为计算时间，为偏微分运算符号。3.根据权利要求1所述的一种基于索膜结构的翼伞结构有限元建模方法，其特征在于，所述薄膜单元的本构方程为：所述薄膜单元的本构方程为：所述薄膜单元的本构方程为：其中，ε1为翼伞伞衣结构薄膜单元的纵向应变，σ1为翼伞伞衣结构薄膜单元的纵向应力，θ1为翼伞伞衣结构薄膜单元的纵向泊松比，E1为翼伞伞衣结构薄膜单元的纵向弹性模量，ε2为翼伞伞衣结构薄膜单元的横向应变，σ2为翼伞伞衣结构薄膜单元的横向应力，θ2为翼伞伞衣结构薄膜单元的横向泊松比，E2为翼伞伞衣结构薄膜单元的横向弹性模量，ε
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为翼伞伞衣结构薄膜单元的切向应变，τ
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为翼伞伞衣结构薄膜单元的切应力，G
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为翼伞伞衣结构薄膜单元的剪切模量，α为翼伞伞衣结构薄膜单元的非线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄及水，张红英，张宇晨，陆伟伟，刘琦，张芃，缪玉文，段非，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：