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基于Hyperstudy的货台空投影响因素灵敏度分析

2012/12/10    来源:Altair    作者:李建阳  王红岩  迟宝山      
关键字:Hyperstudy  部分析因试验设计  灵敏度分析  
本文结合货台空投系统着陆缓冲过程动态响应的有限元分析,运用Hyperstudy中的DOE设计,采用部分析因试验设计及其统计分析方法,进行货台着陆缓冲的五个状态因素(垂直下落速度、水平横向速度、水平纵向速度、货台横向姿态角以及货台纵向姿态角)对货台着陆峰值加速度影响因素的灵敏度分析。试验结果表明:垂直下落速度对峰值加速度影响显著,其余作用均可以忽略。

0 引言

    货台空投系统的关键问题之一,就是要解决货台着陆时由于速度的突然改变产生的冲击力给结构造成过载和着陆期间的损伤。最常用的减速方法是应用降落伞为货台系统进行减速,但是在货台接地之前垂直速度不可能完全耗散,因此必须辅以地面缓冲装置去吸收剩余能量。地面缓冲系统的设计主要依据货台允许的着陆过载、下降速度、结构形式、地面条件以及着陆特性与以上各参数之间的关系等。

    本文基于货台系统有限元模型,对货台系统着陆缓冲过程进行模拟,分析货台系统着陆缓冲过程中系统状态对货台垂直着陆峰值加速度的影响规律。货台系统着陆状态包括:垂直着陆速度、水平纵向速度、水平横向速度、货台纵向姿态角以及货台横向姿态角。采用部分析因试验设计方法设计少量的试验,对各影响因素进行灵敏度分析,确定出各影响因素的主次顺序,为下一步细致分析主要影响因素与试验考核指标的关系奠定基础。

1 部分析因试验设计方法

    1.1 Hyperstudy介绍

    Hyperstudy是Altair Hyperworks软件包中的一款主要产品,它主要用于CAE环境下DOE(试验设计)、优化及随机分析研究,可与各种外部求解器(如Abaqus,Radioss,Ansys等)合并使用。Hyperstudy中提供的试验设计方法有全因子设计、部分析因(Fractional Factorial)设计、中心组合设计以及拉丁方设计等。

    1.2 部分析因试验设计

    完全析因试验的优点是可以考虑所有可能的试验条件组合,但是其缺点也是明显的,即随着参数个数k的增大,需要作的试验次数成倍增多。实际经验表明,仅进行完全析因试验所要求的一部分试验便可以得到主效应和低阶相互作用,这类试验称为部分析因试验。很明显,应用部分析因试验设计可以降低成本、节省时间。所以,这类试验在工业中得到了较广泛的应用。

2 峰值加速度影响因素灵敏度分析试验设计

    2.1 货台系统有限元模型

    运用Hypermesh建立货台及气囊系统模型,如下图1所示。由图1中坐标系统设置为:X轴表示系统宽度方向,Y轴表示系统高度方向,Z轴表示系统长度方向。

货台空投系统有限元模型

    图1货台空投系统有限元模型

    2.2 试验设计

    (1)试验目的:通过试验,寻找对货台空投垂直着陆峰值加速度影响因素的主次关系。

    (2)试验指标:货台垂直峰值加速度。

    (3)因素:其中固定因素为货台重量、缓冲气囊参数以及地面参数等,需研究的因素及其相应的水平如表1所示。

    表1 因素水平表

因素水平表

    根据货台系统模型中坐标系的定义可知,垂直着陆速度、水平纵向速度和水平横向速度三个因素分别为货台下落速度在Y轴、Z轴和X轴方向上的速度分量。纵向姿态角和横向姿态角分别表示货台系统绕X轴和Z轴的摆角。

    (4)试验方案及试验结果分析:运用Hyperstudy生成的试验方案如表2所示。调用Radioss软件进行求解,并将求解得到的结果填入表中。

    表2 试验方案及试验结果

试验方案及试验结果

 

责任编辑:程玥
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