弹射座椅冲击特性试验及仿真研究

分析了飞机弹射座椅的弹射救生原理,建立了弹射座椅冲击试验方案,得到了试验过程中座椅结构的动态响应。在此基础上,应用冲击动力学软件DYTRAN建立了弹射座椅冲击试验数值分析模型,对弹射座椅冲击试验进行了数值仿真,分析了弹射座椅在冲击载荷作用下的响应规律。通过对比试验结果与仿真结果可知,仿真结果在响应规律、响应值等方面与试验结果吻合良好。     

弹射座椅的冲击动力学分析研究

将冲击动力学和有限元分析方法相结合，建立了复杂结构在冲击载荷作用下的分析计算方法。通过对军用飞机弹射座椅所受不同冲击载荷的对比计算，分析了弹射座椅的响应规律和可能的失效形式。通过仿真计算有利于在设计阶段掌握弹射座椅薄弱环节，其方法对同类复杂结构的冲击动力学分析计算具有参考价值。     

弹射座椅冲击过程数值模拟方法

以某型弹射座椅为研究对象,建立有限元模型进行座椅结构的冲击动力学仿真.分析了座椅结构在冲击载荷作用下的响应规律,指出了可能导致座椅弹射失败的薄弱环节.仿真过程中总结了结构冲击的一般规律,并分析了阻尼在类似的冲击过程中对响应结果的影响.为以后复杂结构的冲击动力学研究提供了参考依据.     

不同倾角弹射座椅对人体过载冲击力学分析

针对目前传统的小倾角及新兴的大后倾角弹射座椅,基于人体测量学相关数据,以50百分位数中国男性飞行员为例,建立简化人体模型并进行受力分析,求解人体在过载瞬间所受的弯矩及轴力,得出同等冲击水平下,大后倾角弹射座椅对人体冲击小于小倾角座椅的结论,并利用Jack软件进行模拟,验证了仿真计算所得数据的准确性。     

行李箱冲击某汽车后排座椅的仿真分析与优化

为满足法规GB15083-2006要求,设计安全优质的后排座椅骨架结构。应用Hypermesh前处理器对某款车型建立座椅行李箱冲击试验的有限元模型,并利用Ls-dyna求解器对冲击过程进行仿真分析。分析结果表明该座椅在行李箱冲击试验中不满足法规要求。选取行李箱冲击后排座椅过程中变形量较大的靠背管并对其结构进行优化。提出了将靠背管横截面由圆形改进为椭圆形和将靠背管改进为钣金件两种方案。通过分析优化后座椅靠背管应力、应变最大值以及座椅头枕及靠背与评判面之间的距离,在轻量化的前提下选定方案2为最优。该方案提升了后排座椅的抗冲击能力,座椅头枕及靠背与评判面之间的距离曲线峰值明显降低,座椅结构满足法规要求。     

行李箱冲击中后座椅结构优化分析

对某车型进行行李箱冲击仿真分析和结构优化,利用Hyper Mesh前处理软件进行行李箱冲击有限元模型搭建,并通过LS-DYNA有限元软件进行求解计算,通过仿真分析结果对座椅结构不合理之处进行优化改进,使其满足法规变形目标要求,有效地保障了后排乘员的安全,提升了后排座椅的抗冲击能力。优化方案成功应用于该车型并通过行李箱冲击强制法规试验验证。该优化方案对乘用车座椅设计具有普遍的指导意义。     

轿车座椅主动式头枕吸能性分析

研究主动式头枕调整机构,以某轿车驾驶员座椅为例,基于PAM-CRASH软件,建立座椅骨架、头枕及假头型的有限元模型,讨论座椅头枕在不同冲击载荷作用条件下,反映在假头型上的加速度特性曲线,讨论座椅头枕软垫材料特性对座椅头枕吸能性的影响。     

基于模块化设计的ACES-Ⅱ弹射座椅

ACES-Ⅱ弹射座椅进行模块化设计旨在减少维修工时和后勤保障费用。介绍了模块化设计的概念和模块划分原则,详细阐述了ACES-Ⅱ座椅模块的具体划分及其安装／拆卸,最后分析了座椅模块化设计及其维修性改进对我国军机弹射座椅设计具有的借鉴价值。     

冲击时刻未知情况下复合材料结构冲击载荷识别

提出了一种应用遗传算法对复合材料结构进行冲击载荷识别的方法,在冲击时刻未知和量测信息缺失的情况下,同时识别冲击时刻和冲击位置并近似重建冲击载荷历程。此方法将冲击载荷识别转换为优化问题,结合复合材料结构在冲击载荷作用下的响应模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述冲击时刻、冲击位置和冲击载荷时间历程的参数。为了提高运算效率,采用微种群遗传算法来加速收敛性。数值仿真结果证明了该冲击载荷识别方法的有效性和可应用性。     

弹射座椅模拟器液压系统建模与仿真

为实现弹射座椅模拟器在弹射过程中保持匀速运动,提出一种用调速阀保证弹射速度恒定的液压弹射方案。介绍了该液压弹射系统的工作原理,建立了系统的数学模型,并运用AMESim软件对系统进行建模与仿真。仿真结果表明,调速阀能保证弹射速度恒定,验证了所提方案的合理性;在调速阀的作用下,改变蓄能器供油压力和负载对弹射过程中的匀速运动没有影响,改变调速阀的出油口直径会明显改变弹射速度,调速阀出油口直径越大弹射速度越大。     

汽车座椅骨架的拓扑优化研究

针对汽车座椅骨架质量较大的问题,对座椅骨架的结构、人机工程学、拓扑优化方法、镁合金的特点及加工方法进行了研究.根据人机工程学以及座椅的基本要求对座椅坐垫进行了拓扑优化设计;结合镁合金材料特点及压铸加工要求对座椅骨架进行再设计;最后应用ANSYS对改进后的座椅进行了静力学分析.研究结果表明,优化后的座椅骨架比优化前的减重20％,优化后的座椅骨架满足座椅静强度要求;从而说明该拓扑优化方法可用于座椅骨架的结构设计,同时得到了新的座椅骨架模型.     

基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化

基于位移的等效静态载荷法是目前解决动态约束处理困难、计算收敛性差的结构动态响应优化问题的有效途径,针对位移等效静态载荷法的优化结果不准确、工程实用性差等不足,提出一种基于能量等效的动态载荷静态转化方法。该方法通过结构在动、静态载荷作用下能量变化关系推导,分析能量等效的基本原理,在载荷等效转化时刻识别基础上,进一步构建了基于能量等效理论的动态载荷等效静态转化的优化模型,最后应用全局优化算法求解找到了等效静态载荷,并以文献经典算例——124杆桁架结构为例验证方法的有效性和准确性;将理论研究成果应用于发动机活塞的动态优化设计中,验证了方法的工程实用性,同时为基于等效静态载荷法的结构动态响应优化设计提供了一种新的思想。     

副油箱弹射系统的力学分析与软件协同仿真

完成副油箱弹射系统的力学分析与软件协同仿真。首先,分析某型副油箱弹射机构多体系统的运动和受力,利用SolidWorks和ADAMS软件,建立弹射机构的虚拟样机,进行动力学仿真;进而,对恢复弹簧进行动塑性冲击的理论分析,并利用Ansys和LS-DYNA软件对弹簧进行有预应力的冲击响应仿真。仿真结果表明,弹射机构可以顺利解锁进行弹射工作,弹射速度满足设计要求,与实际机构工作情况吻合;仿真得到的弹簧塑性变形和残余应力的分布规律与实际情况吻合,为弹簧的进一步优化设计工作提供有效的参考依据。     

结构动力响应可靠性优化设计中的灵敏度分析

利用“拟载荷“方法求解出了结构动力响应的灵敏度公式 ,进而又推导出了可靠性指标的灵敏度公式 ,从而得出了动应力可靠性约束和动位移可靠性约束的灵敏度公式。最后的数值算例表明文中导出的动力响应可靠度灵敏度公式是正确可行的     

含自重载荷的功能梯度材料结构时域动力学拓扑优化设计

提出了一种含自重载荷的功能梯度材料(FGM)结构时域动力学拓扑优化设计方法。在固体各向同性材料惩罚(SIMP)框架下,提出了一种针对FGM-SIMP的结构自重载荷分布策略。以FGM结构动柔度最小为优化目标、以结构体积为约束,建立了动力学结构优化列式。基于伴随法,在时域内进行了灵敏度推导,并用移动渐近线方法进行求解。通过二维和三维典型数值算例系统研究了含自重载荷下FGM结构的拓扑优化设计问题,并深入探讨了自重载荷和材料梯度分布方向对结构优化结果的影响,发现自重载荷和材料梯度分布方向对FGM结构的优化构型和动刚度具有很大影响。最后,以均一材料(FGM的特例)为例,通过数值仿真和实验测试方法验证了所提方法的有效性,并证实了所提方法可有效提高结构的固有频率和结构动刚度。     

基于等效静态载荷法的平面四杆机构的结构动态优化设计

介绍并推导了等效静态载荷法(ESLM),并将其应用于结构动态优化设计.通过HyperWorks软件对平面四杆机构进行动力学分析,得到了最大动应力.运用等效静态载荷法(ESLM),把动态载荷转化为等效静态载荷,进而在HyperWoks中实现了平面四杆机构在动应力约束下的的形状优化设计.动态优化设计结果为四杆机构各杆件的形状设计提供了参考,体现出了基于等效静态载荷的形状优化方法在机械结构动态优化设计过程中具有重要的理论意义和实际的应用价值.     

小型无人机气动肌腱式弹射系统动态仿真与优化

针对冲击气缸式无人机弹射系统耗气量高、质量大、动态特性差等弊端,提出了一种仿生气动肌腱式无人机弹射系统,利用气动肌腱的弱非线性,通过配置楔角以改善无人机加速阶段的受力情况,减缓加速度波动。对该弹射系统进行数学建模和动力学分析,并搭建Simulink模型对该系统进行仿真求解;通过MATLAB与Simulink对现有加速轨道通过多目标遗传算法实现进一步优化。优化后的加速轨道能提升加速度均值、气动肌腱能量利用率和起飞速度,且降低了加速度峰值,加速度波动在原有基础上降低了76.79%。仿真和优化结果表明,提出的气动肌腱式无人机弹射系统不仅避免了冲击气缸式弹射系统的缺点,还能进一步平缓加速度,减小整体系统的最大过载。