Тезисы к докладу № 1 на XIX Международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред»

• на adminWpR62
• 19-04-2017

Доклад «Исследование динамики пневмокаркасной упругой конструкции конусообразного тормозного устройства при приземлении» был представлен ООО «КСС» в рамках XIX Международного симпозиума им. А.Г. Горшкова «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред», который проходил 18-22 февраля 2013 года в с. Ярополец, Россия.

Исследование динамики пневмокаркасной упругой конструкции конусообразного тормозного устройства при приземлении

Кулик С.В., Трусов С.С.
(Москва)
Рассматривается динамика упругой пневмокаркасной конструкции конусообразного тормозного устройства (ПАРАКОН®) Спасательной парашютирующей автономной ранцевой системы, предназначенной для экстренной эвакуации людей (ценных грузов) с высотных объектов (изделие СПАРС®), при ударном внешнем нагружении, обусловленным приземлением изделия на твердую подстилающую поверхность. Определяются величины перегрузок, действующих на спасаемую полезную нагрузку с произвольных направлений в процессе приземления.

В качестве полезной нагрузки используется конечно-элементная математическая модель испытательного манекена HYBRID-III 50% перцентиля, размещенного при помощи привязной-подвесной системы на жестком ложементе внутри пневмокаркаса. Пневмокаркас конструкции изделия СПАРС® выполнен из современного воздухонепроницаемого ткане-пленочного материала (ТПМ) на лавсановой основе с полиэтилентерефталатным (ПЭТФ) пленочным покрытием, обладающего нелинейными физико-механическими свойствами.

Моделируется динамическое поведение предварительно напряженной однообъемной пневмокаркасной конструкции изделия СПАРС® при ее соударении с твердой горизонтальной поверхностью на характерных вертикальных скоростях приземления.

Модель изделия создается с помощью системы автоматизированного проектирования SolidWorks и программными способами импортируется в оболочку MSC/Patran. Используются конечные элементы мембранного типа. Решение задачи производится при помощи вычислительного конечно-элементного комплекса программ ANSYS LS-DYNA.

При математическом моделировании учитываются специфика и рабочие режимы эксплуатации конструкции изделия:
— нелинейность физико-механических характеристик ТПМ при сложном напряженно-деформированном состоянии элементов пневмокаркаса с внутренним избыточным давлением;
— контактное взаимодействие систем: «ложемент-манекен», «ложемент-пневмокаркас», «манекен-пневмокаркас», «пневмокаркас-пневмокаркас» на этапе приземления;
— изменение внутреннего давления газа с учетом перетока в смежные полости в результате больших деформаций пневмокаркаса при приземлении;
— истечение газа из незамкнутых полостей тормозного устройства при их смятии в процессе приземления;
— принимаются во внимание локальные зоны потери устойчивости материала и образование складок пневмокаркасной конструкции при конечных деформациях.

Валидация математической модели манекена проводится при помощи испытаний реального манекена.

Представлены зависимости изменения ударных перегрузок, скоростей, перемещений в характерных точках манекена и на ложементе, а также изменения внутреннего давления в полостях пневмокаркаса в процессе приземления. Приводятся диаграммы распределения напряжений в пневмокаркасе по времени ударного процесса приземления.

Дается сравнительный анализ результатов математического моделирования с данными натурных бросковых испытаний полномасштабного опытного образца изделия СПАРС® c теплового аэростата.

Работа выполняется для целей и в интересах ООО «Космические системы спасения» (г. Химки, Московская область) в рамках темы НИОКР «ПАРАКОН®».