文档介绍：基于MSC软件的蜂窝夹芯缓冲器设计某装磴需经受高处跌落撞击,为保证内部设备的安全,要求其受到的冲击过载在一定范围内。笔者为此设计了一种吸能减震的蜂駕夹芯缓冲器,为了验证该方案的叮行性,木文采用MSC公司的有限元软件Patran和非线性瞬态动力学分析软件Dytran对该装置加装了缓冲器后的碰撞进行了仿真分析。分析结果证明了方案的可行性。1缓冲器设计随着现代电了仪器设备越来越精密化,对载体的抗冲击性能要求也越来越高。某装置可能会从高处跌落,与地面发生碰撞。考虑到结构内部精密电了设备的安全性,在结构设计屮对冲击过载提出了一定的指标要求,例如载体重心处最大加速度过载须维持在10g以内。针对该结构下落撞击的具体情况,专门为其设计了一种吸能减震的缓冲器方案。设计屮共采用四个缓冲器,用杆件连接于载体下方。该方案利用了铝蜂窝容易压溃的性质,将铝蜂窝装到载体下方,落地时蜂窝装置便可吸收冲击能量,从而减轻撞击引起的加速度响应。图1所不为缓冲器机构整体模型示意图。其屮AC、BD分别为前缓冲器和后缓冲器,EF为释放机构撑杆,CD为连接前后缓冲器的连杆,PQ为限制机构运动的导轨。缓冲器结构示意图见图2。点击图片查看大图图1缓冲器机构示意图点击图片杏看大图图2缓冲器不•意图为了减轻重量,该缓冲器的支柱采用了空心圆柱体,作动筒则是薄壁圆管,由此对强度也提出了一定的要求。考虑到缓冲器可能的失效形式为弯矩过大,故木文按照全局最大弯矩核定尺寸。设外廓半径为R,内廓半径为r,则缓冲器圆截血惯性矩为:点击图片查看大图故其嚴人应力为:点击图片0看人图MR4MR其屮M为最大弯矩。根据许用应力要求omax<aO,可得方程:点击图片杏看大图4MR进一步转化为许用应力与截面尺寸的关系:点击图片杳看大图2?4-—2?-r4>0结合设计要求,若给定外廓半径,则有:点击图片查看大图根据公式(5),只要通过仿真分别得到作动筒和支柱上的最大弯矩,再作一定的协调便可分别得到支柱、作动筒的内外径尺寸。蜂禽的肓径则可由平均压缩载荷作用下铝蜂禽块直径与平均压溃应力的关系图给出。铝蜂駕块真径与平均压溃应力的关系图如下。点击图片查看大图图3铝蜂窝块平均压溃应力与氏径关系点击图片杏看人图图4缓冲器碰撞分析动力学有限元模世2有限元模型根据实际设计情况,对缓冲器碰撞过程进行仿真分析,检验缓冲装置能否达到减慝指标要求,同时得出弯矩载荷水平,进而核定尺寸,图4所示为缓冲器碰撞分析动力学有限元模型。缓冲器碰撞分析动力学模型包括结构木体、缓冲装置、辅助杆件和配重等几个部分。从计算效率和设计指标分析角度出发,采用刚性单元模拟载体,并利用配重对载体质量、质心位置及转动惯量进行配平。采用刚性壳模拟缓冲器的作动筒,通过定义上、下作动筒的接触关系来约束作动筒仅能沿轴线方向运动。释放机构撑杆在是典型的二力杆结构,在碰撞屮撑杆承受的是轴向载荷,因此采用杆单元模拟该部分。缓冲器内部填充铝蜂贞材料在碰撞过程屮始终沿作动筒运动方向压缩,根据缓冲器设计给出的载荷一行程曲线定义了包含加载一卸载过程的非线性弹簧单元模拟铝蜂窝材料,载荷一行程曲线如图5所示。点出图片杏看大图图5缓冲器载荷/行稈Illi线(铝蜂窝压实前)3仿真计算结果与设计参数确定根据设计指标要求,结构质童为1000kg,,其他方向撞击速度如表1所示。表1正常跌落撞击缓冲