[发明专利]一种腿式着陆器着陆缓冲机构的建模方法

摘要

本发明涉及一种腿式着陆器着陆缓冲机构的建模方法，属于腿式星球着陆器技术领域。本发明方法首先建立缓冲着陆腿构形；然后建立铝蜂窝材料等效模型，应力应变关系等效转化成内外筒之间的载荷行程关系，采用连接单元模拟载荷行程关系；最后建立缓冲着陆腿的连接关系，其优点在于采用有限元建模，充分考虑了结构柔性对响应的影响；考虑了缓冲着陆腿柔性对着陆腿内外筒之间的相互作用；对铝蜂窝力学特性的简化建模，在保证准确度的前提下有效地提高了计算效率。

主权项

1.一种腿式着陆器着陆缓冲机构的建模方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一，建立缓冲着陆腿构形；缓冲着陆腿由内筒、外筒以及铝蜂窝芯子构成，内外筒之间能相对运动；内筒同轴安装于外筒内，内外筒沿轴向平行安装，安装后外筒远离内筒的一端称为外筒上端，内筒位于外筒内的一端称为内筒上端，内筒位于外筒外的一端称为内筒下端；铝蜂窝芯子填满于外筒上端面、外筒内壁以及内筒上端面形成的中空部分；内外筒的几何特性参数包括：内筒的长度l_in、内筒的外半径R_in、内筒壁厚度h_in、外筒的长度l_out、外筒的外半径R_out、外筒壁厚度h_out以及内筒安装到外筒内后缓冲着陆腿的总长度l_w，其中R_out-h_out≥R_in，l_in+l_out≥l_w；内外筒分别采用壳单元模拟，赋予内外筒各自的截面属性，并对内外筒分别进行网格划分；截面属性包含壳单元的材料属性与壳单元的厚度，材料属性为杨氏模量E与材料密度ρ，壳单元的厚度值为内外筒壁的厚度h_in和h_out；步骤二，建立铝蜂窝材料等效模型；铝蜂窝材料的应力应变关系等效转化成内外筒之间的载荷行程关系为：当内外筒之间相对运动距离s，内外筒之间产生沿轴向方向阻碍其相对运动的载荷力F；相对运动距离s＝l_wε，载荷力其中σ表示应力，ε表示应变；采用连接单元模拟载荷行程关系，连接单元建立过程为：在缓冲着陆腿两端分别建立参考点RA、RB，RB点处于内筒下端面圆心处，RA点处于外筒上端面圆心处；在RB点建立随体坐标系，随体坐标系中只保留RA点沿轴线方向的自由度；接着在RA、RB之间建立载荷行程关系；具体设置为：连接单元的塑性屈服力设置为载荷力F，连接单元的塑性变形值设置为相对运动距离s，连接单元的弹性刚度设置为铝蜂窝材料的杨氏模量E_al；步骤三，建立缓冲着陆腿的连接关系；通过设置摩擦系数μ表示摩擦力，在内筒外壁与外筒内壁之间建立接触属性；将步骤二中建立的RA点和RB点通过多点约束方式分别约束固定到外筒上端面和内筒下端面，使得RA点的运动与外筒上端面运动一致，RB点的运动与内筒下端面的运动一致；至此，缓冲着陆腿模型建立完成。