[发明专利]一种确定蜂窝缓冲器在着陆缓冲过程中冲击力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在月球及行星着陆探测任务的软着陆缓冲过程中基于塑性变形吸能实现缓冲时的冲击力计算方法，特别是一种确定蜂窝缓冲器在着陆缓冲过程中冲击力的方法。

背景技术

天体表面着陆就位探测作为最有效的探测手段，其软着陆技术是实现行星表面着陆探测的一项关键技术。基于缓冲蜂窝材料的缓冲器具有结构简单可靠、缓冲性能平稳和缓冲效率高的特点，在各类月球和行星着陆器都有广泛应用。由于着陆器着陆条件复杂，经常使用典型工况试验和数值仿真手段评估着陆器的着陆缓冲性能和着陆稳定性，以降低试验成本，但是由于缓冲蜂窝利用塑性变形吸能实现着陆器缓冲，给着陆缓冲过程动力学分析和设计带来了很大困难。目前对着陆缓冲过程的仿真模拟主要分为有限元、多体系统和自编程序三类，第一种方法模拟过程复杂繁琐，计算数据量大，不但要求高性能计算，且耗费大量机时，不适合做为评估性能的手段；第二种方法对蜂窝缓冲器的模拟过于简化，不能反映蜂窝缓冲器动态冲击特性，且仿真模拟过程较难收敛；第三种方法只能针对特定构型编制，不但程序适应性差且容易出错，而且需要较高的理论水平和编程能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，对通过发生塑性变形吸能实现缓冲的缓冲器进行力学分析，提供了一种确定蜂窝缓冲器在着陆缓冲过程中冲击力的方法。

本发明的技术解决方案是：一种确定蜂窝缓冲器在着陆缓冲过程中冲击力的方法，包括如下步骤：

(1)在蜂窝缓冲器内筒上建立坐标系1，在蜂窝缓冲器外筒上建立坐标系2，其中坐标系1、坐标系2的x轴均指向内筒向外筒靠近的方向，y轴均指向内筒外筒径向方向，将坐标系1、坐标系2的相对距离相对于两个坐标系初始距离的位移变化作为蜂窝缓冲器作动行程，蜂窝缓冲器历史作动行程的最大值和最小值初始值为0，负值代表蜂窝缓冲器压缩，正值代表蜂窝缓冲器拉伸；

(2)在蜂窝缓冲器着陆过程中的t时刻，获取坐标系1与坐标系2的相对位置和冲击速度，并将得到相对位置将掉坐标系1与坐标系2的原始安装长度，得到t时刻的蜂窝缓冲器作动行程x；所述冲击速度为坐标系1与坐标系2的相对速度；

(3)如果t时刻的蜂窝缓冲器的作动行程x大于历史作动行程的最大值或者小于最小值，则转入步骤(4)，否则转入步骤(6)；

(4)蜂窝缓冲器在着陆过程中t时刻的冲击力为