载人防护缓冲气囊座椅的优化设计

针对设备载人空投过程中乘员防护的问题,设计出一种对乘员人体进行防护的缓冲气囊座椅,并采用MADYMO软件建立了缓冲气囊座椅数值模型,模拟该设备载人空投着陆中缓冲气囊座椅对乘员的缓冲过程。以减少人体的颈部损伤和胸部损伤为优化目标,利用微型多目标遗传算法对缓冲气囊座椅的充气质量、排气孔面积、排气压差以及缓冲气囊护颈的充气质量进行优化。该优化设计不但可以减少气囊座椅设计实验次数从而降低实验的成本,而且在载人空投防护技术领域具有一定的实际工程意义。     

新型双向缓冲飞船座椅方案设计

由于地面通过座椅传递过来的多向冲击过载存在超过航天员头盆向过载耐受极限的可能性,提出了一种吸收垂直和水平两个方向着陆冲击能量的新型双向缓冲杆座椅方案.利用Lagrange方程建立了座椅系统动力学模型,并在Adams软件中进行了验证.通过数值算例,比较了竖直缓冲座椅和双向缓冲座椅的缓冲效果,讨论了座椅头部点和转动中心点的响应规律.研究结果表明,双向缓冲座椅能够明显降低头盆向加速度峰值,而对原有竖直缓冲杆的工作特性和胸背向加速度影响很小,实现了胸背向和头盆向加速度峰值降低至航天医学要求范围内的目标.     

载人飞船着陆座椅缓冲系统的动力分析与改进

现有载人飞船座椅采用前支座铰接的方式,只能实现单向着陆缓冲。为了减小着陆过程对航天员的多向冲击过载,在此将座椅支座铰链连接改为双向弹性支撑。建立了两种缓冲系统的动力学模型,在同一种着陆工况下,比较了两种缓冲方案的缓冲器行程、工作时间、胸—背向和头—盆向加速度的动态响应。算例表明,改进后的缓冲系统能降低多向冲击加速度峰值。     

一种飞船返回舱座椅缓冲器力学特性设计

建立了一个典型的飞船返回舱座椅缓冲系统垂直着陆冲击的动力学响应模型,分析了不同工况对于缓冲器特性的要求,针对定缓冲力阈值的缺点,提出了分段变缓冲力的设计和分析方法,并给出了典型条件下的三段缓冲力方案设计的实例.结果表明,变缓冲力的设计方法可以更加优化缓冲特性,满足不同工况对加速度、加速度的增长率、阈值、行程的限制和要求;对于特定的系统,综合各个方面因素可以得到优化的缓冲力设计组合方案;而采用更多的节段设计会适应更宽的着陆工况范围.     

飞船返回舱座椅缓冲系统的改进与优化设计

为改善返回舱座椅缓冲系统的性能,提出一种新的改进方案,将其脚部由铰接支撑改为斜置弹性支撑。在ADAMS中建立座椅缓冲系统的动力学模型,并采用参数化建模方法对斜置弹性支撑的参数进行优化设计。对优化后的座椅缓冲系统进行动力学仿真的结果表明,与改进前座椅系统的缓冲性能相比,优化后的座椅缓冲系统不仅没有增加胸背向冲击响应,而且显著改善了人体头盆向的冲击响应。     

胀环式飞船座椅缓冲器建模方法研究

为了对飞船座椅缓冲器参数进行优化设计,需要建立胀环式座椅缓冲器的仿真模型。基于塑性力学的相关理论,推导了胀环压入过程轴向力的计算公式,建立了胀环扩径变形的力学模型。使用LS-DYNA有限元软件,通过引入虚拟接触面的方法,采用壳单元建立了胀环式缓冲器的有限元模型。通过静态压缩试验和动态冲击试验结果,验证了两种仿真模型的有效性。该模型可以进一步应用于缓冲器参数优化设计研究,建模方法对于同类研究具有重要参考价值。     

基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

基于有限元法和控制体积法建立装备-气囊系统有限元模型,并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大,难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题,结合扩展拉丁超立方设计,以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应,采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上,利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明:优化后最大冲击加速度减小了15.5%,最大翻转角度减小了70.3%,缓冲性能与横向稳定性均有所提高。     

基于高速图像测量技术的缓冲材料缓冲性能的表征

有效表征缓冲材料的缓冲特性对于优化设计缓冲包装十分重要。采用动态缓冲系数表征材料的缓冲性能是一种非常有效方法。基于动态压缩实验和高速图像测量技术,测量了发泡聚乙烯缓冲材料冲击过程中的动态应力—应变曲线,由此得到不同应力水平情况下单位体积的动态变形能和动态缓冲系数,从而直接表征了泡沫材料的动态缓冲性能,为缓冲包装设计提供了重要的基础数据。     

液压打桩锤大流量缓冲装置的建模与分析

大流量缓冲装置对液压打桩锤延长使用寿命,提高环保性能等方面均有很大作用。在分析液压打桩锤使用的大流量缓冲装置的结构和工作原理的基础上,考虑温度影响,结合热力学和流体动力学理论建立了大流量缓冲装置的动态数学模型。采用Simulink对该模型进行了仿真分析,得到了阻尼孔直径,缓冲腔内径和溢流阀最高设定压力对缓冲装置的性能影响规律,给液压打桩锤大流量缓冲装置的设计和优化提供了理论依据。     

月球探测器软着陆冲击力学环境研究

针对我国月球探测二期工程中将会遇到的月面软着陆任务,分析探测器的着陆冲击力学环境。提出一种适用于探测器方案设计阶段的着陆冲击力学环境预示方法：利用探测器着陆稳定性试验中测得的缓冲机构作用力作为激励,采用有限元方法求解系统的动力学响应;采用加速度响应的冲击响应谱描述探测器着陆冲击力学环境;用响应谱的包络加上一定的安全系数来确定探测器着陆冲击的最大期望环境。对某探测器的具体分析表明：由于着陆缓冲机构的缓冲特性,软着陆冲击力学环境的能量主要集中在接近准静态的低频段,而在高频段没有比运载发射阶段力学环境更严酷。因此在低频段需要设计专门的试验标准来考核设备     

全向式多室连通气囊的缓冲特性研究

气囊缓冲技术广泛地应用于汽车、航空和国防工业等领域中。本文基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立了全向式多室连通气囊软着陆系统的有限元模型,并用试验验证了模型的准确性,完成了软着陆过程的仿真分析。通过合理设计工况,本文对全向式多室连通气囊的吸能特性进行了研究,分析了初始囊压、气囊直径、隔膜内孔直径和通气孔直径等对缓冲特性的影响。研究结论可用来指导全向式多室连通气囊着陆系统的设计。     

新型自充气式着陆缓冲气囊的理论分析与设计研究

目的针对目前着陆缓冲气囊充气展开方面的功能缺陷,设计研究一种新型自充气式气囊。方法详细论述气囊的结构及其自充气原理,建立气囊整体结构模型;分析气囊进气孔的结构和工作原理,并进行相关计算;最后理论分析气囊缓冲着陆过程及其缓冲性能。结果新型自充气式缓冲气囊展开时仅有1/6的体积需要自带气源充气,进气口结构能满足空投下落时气囊的自充气,实例计算得出空投载荷的最大冲击加速度只有60 m/s2,小于允许的最大冲击加速度。结论新型自充气式气囊能够大大减轻空投系统自身的重量,进气口结构能满足气囊功能要求,使空投物资受到的冲击加速度小于允许的最大值,气囊能对空投货物起到很好的缓冲保护作用。     

基于EPE的可折叠泡沫缓冲衬垫研究

为解决传统缓冲衬垫人工成本高、材料浪费严重、物流及仓储费用高、包装效率低、不可以自动化生产等问题,介绍了EPE可折叠泡沫缓冲衬垫的生产工艺和设计方法,并用多个实际应用的案例,验证了可折叠泡沫缓冲衬垫的优势,对缓冲包装设计有一定的指导意义。     

空投着陆缓冲气囊研究现状

目的总结当前着陆缓冲气囊的国内外研究现状。方法介绍不同缓冲气囊的工作原理与优缺点,总结解析与有限元2种气囊性能的计算方法与性能参数优化方法的研究现状,以及气囊技术研究的发展方向。结果分析了各类缓冲气囊与性能参数计算方法的优缺点,总结了气囊技术待解决的问题。结论提高缓冲气囊的气压主动控制技术与着陆姿态控制技术可进一步提高气囊性能。     

空降空投中的气囊缓冲包装技术

目的对目前缓冲着陆气囊的发展状况进行总结分析,对重装空投气囊着陆缓冲系统的性能进行评估。方法通过建立某重型装备气囊缓冲系统的LS-DYNA有限元模型,对该模型进行缓冲仿真计算,对着陆装备的速度历程和加速度历程进行分析。结果在重力加速度作用下,0.15 s时间内,仿真模型从4.8 m/s加速到触地速度为5.4 m/s;在气囊缓冲作用下加速度减为0时,继续加速到速度最大值,之后模型在反向加速度作用下急剧减速后产生反向速度,经过几次波动后最终速度基本为0,即着陆成功。结论仿真模型的速度和加速度的变化情况等都满足气囊安全着陆应有的规律,体现了仿真的可行性。     

感性工学视域下外卖配送电动车造型设计

目的 提出符合用户感性需求特征的外卖配送电动车造型设计方案。方法 基于感性工学理论,将感性需求转化成定性分析与定量分析,采用SDM(语意差异法)方法制作调查问卷,收集并筛选描述外卖配送电动车造型的感性意象词汇与样本图片,并结合主成分分析法,提取影响造型设计的主要因子和外卖电动车造型元素,构建感性意象数学模型;通过多元线性回归法,借助SPSS统计软件对四个主要造型构成要素与感性意象进行量化处理。结果 对外卖配送电动车的前面板、前大灯、车身架和座垫的造型元素展开分析,设计出与用户“时尚”和“速度”情感需求最匹配的梯形前面板、变异多边形前大灯、多边形车身架和细长型座垫造型元素。结论 感性工学不仅能有效挖掘用户需求,而且还能直观表达出感性感受与数值的对应关系,对外卖配送电动车造型要素进行有目的的设计和调整。     

空降携行装备缓冲包装设计与分析

目的为了提高携行装备的可靠性,对空降携行装备缓冲包装设计方法进行研究。方法通过理论计算获得开伞过载和着陆冲击过载估值,判断空降携行装备缓冲包装设计输入;通过合理选择缓冲包装材料和准确设计缓冲衬垫的厚度,以优化缓冲包装设计方案,并通过地面试验验证设计方法的可行性和有效性。结果通过优化设计,对装备进行缓冲包装防护后,某型空降携行装备着陆冲击由48.7g降至17.7g,能保证空降携行装备着陆后的完好和正常使用。最大过载计算值与实际测量最大过载值差距较小。结论所用计算方法可用于空降携行装备缓冲包装设计,缓冲包装设计不仅可保护装备,而且对其携行具减重具有重要的现实意义。     

Effects of vehicle seat and belt geometry on belt fit for children with and without belt positioning booster seats

A laboratory study was conducted to quantify the effects of belt-positioning boosters on lap and shoulder belt fit. Postures and belt fit were measured for forty-four boys and girls ages 5–12 in four highback boosters, one backless booster, and on a vehicle seat without a booster. Belt anchorage locations were varied over a wide range. Seat cushion angle, seat back angle, and seat cushion length were varied in the no-booster conditions.