Энергопоглощающие характеристики краш-бокса посадочного устройства возвращаемого аппарата
Авторы: Луковкин Р.О.
Опубликовано в выпуске: #10(82)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-10-1811
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Определены энергопоглощающие характеристики тонкостенного энергопоглотителя (краш-бокса) перспективного посадочного устройства возвращаемого аппарата аэрокосмической системы. Рассмотрена верификация параметров оболочечной конечно-элементной модели малой размерности в программном комплексе MSC Nastran SOL700. Смоделирована тестовая задача упругопластического смятия квадратных алюминиевых образцов различной толщины. Проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными. Установлено, что предложенная математическая модель обеспечивает погрешность менее 10 % для образцов с отношением стороны сечения к толщине образца C/s > 30. На основании верифицированных параметров модели получены основные энергопоглощающие характеристики базового квадратного краш-бокса посадочного устройства, в конструкцию которого введены геометрические модификации для улучшения его демпфирующих свойств. Полученные результаты будут использованы для дальнейшего изучения характеристик перспективного посадочного устройства, содержащего энергопоглощающие элементы
Литература
[1] Abramowicz W. Thin-Walled Structures as Impact Energy Absorbers. Thin-Walled Struct., 2003, vol. 41 (2–3), pp. 91–107.
[2] Baroutaji A., Sajjia M., Olabi A.G. On the Crashworthiness Performance of Thin-Walled Energy Absorbers: Recent Advances and Future Developments. Thin-Walled Struct., 2017, vol. 118 (9), pp. 137–163.
[3] Alghamdi A.A.A. Collapsible Impact Energy Absorbers: An Overview. Thin-Walled Struct., 2001, vol. 39 (2), pp. 189–213.
[4] Airoldi A., Janszen G. A Design Solution for a Crashworthy Landing Gear with a New Triggering Mechanism for the Plastic Collapse of Metallic Tubes. Aerospace Science and Technology, 2005, vol. 9 (5), pp. 445–455.
[5] Johnson W., Walton A.C. An Experimental Investigation of the Energy Dissipation of a Number of Car Bumpers Under Quasi-Static Lateral Loads. Int. J. Impact. Engng., 1983, vol. 1 (3), pp. 301–308.
[6] Хусаинов А.Ш., Никитин А.Н. Моделирование деформации краш-боксов современных автомобилей. Вестник УлГТУ, 2012, № 4 (60), с. 28–32.
[7] Хусаинов А.Ш., Кузьмин Ю.А. Пассивная безопасность автомобиля. Ульяновск, Из-во УлГТУ, 2011, 89 с.
[8] Щеглов Г.А., Луковкин Р.О. Анализ динамики процесса вертикальной посадки космического аппарата на посадочном устройстве с краш-опорами. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2017, № 3, с. 59–66.
[9] Луковкин Р.О., Щеглов Г.А. Моделирование процесса посадки космического аппарата на посадочном устройстве с краш-опорами. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 12, с. 77–87.
[10] Doelfs P., Neubauer I. Using MSC. Nastran for Explicit FEM Simulations. 3. LS-DYNA Anwenderforum, Bamberg 2004. URL: https://www.dynamore.de/en/downloads/papers/04-forum/using-msc.nastran-for-explicit-fem-simulations/ (дата обращения 05.06.2018).
[11] Zhang X., Zhang H. Crush Resistance of Square Tubes with Various Thickness Configurations. Int. J. Mech. Sci., 2016, vol. 107, pp. 58–68.
[12] Du Bois P.A. Crashworthiness Engineering: Course Notes. Livermore Software Technology Corporation, 2004.
[13] Bala S., Day J. General guidelines for crash analysis in LS-DYNA. Livermore Software Technology Corporation, 2006. URL: ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/jday/faq/guidelines.pdf (дата обращения 05.06.2018).
[14] Otubushin A. Detailed Validation of a Non-Linear Finite Element Code Using Dynamic Axial Crushing of a Square Tube. Int. J. Impact. Engng., 1998, vol. 21 (5), pp. 349–368.
[15] Chung Kim Yuen S., Nurick G.N. The Energy-Absorbing Characteristics of Tubular Structures with Geometric and Material Modifications: an Overview. Applied Mechanics Review, vol. 61 (2), pp. 020802-1–020802-15.
[16] Jandaghi Shahi V., Marzbanrad J. Analytical and Experimental Studies on Quasi-Static Axial Crush Behavior of Thin-Walled Tailor-Made Aluminum Tubes. Thin-Walled Struct., 2012. vol. 60, pp. 24–37.
[17] DiPaolo B.P., Tom J.G. A Study on an Axial Crush Configuration Response of Thin-Wall, Steel Box Components: The Quasi-Static Experiments. Int. J. Solids Struct., 2006, vol. 43 (25–26), pp. 7752–7775.
[18] Шалина Р.Е., ред. Авиационные материалы: справочник. В 9 т. Т. 4. Алюминиевые и берилловые сплавы. Москва, ОНТИ, 1982. 627 с.