基于超算平臺并行環(huán)境下氣囊式著陸緩沖系統(tǒng)的耐撞性優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、緩沖氣囊具有吸能特性好、質(zhì)量輕、可折疊、生產(chǎn)加工便捷等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于航空、航天和國防工業(yè)等領(lǐng)域中。目前，氣囊緩沖結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功應(yīng)用于“火星探路者”號、“勇氣”號和“機遇”號火星探測器、“獵戶座”飛船等深空探測領(lǐng)域。本文針對“探路者”號氣囊緩沖方案，進(jìn)行了1:3縮放模型沖擊試驗與試驗驗證。基于“天河一號”超算平臺與有限元仿真技術(shù)，開展了氣囊式火星著陸系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計工作。主要研究工作和成果如下：
　　(1)基于“天河1號”超算

2、平臺，進(jìn)行了氣囊式火星著陸系統(tǒng)的有限元仿真分析。介紹了“天河1號”超算平臺及作業(yè)提交流程，同時針對LS-DYNA并行自動分區(qū)算法做了介紹和對比分析。通過研究發(fā)現(xiàn)，RCB并行分區(qū)算法比“貪婪”分區(qū)算法具有更好的加速比和并行效率，同時，通過不同計算核數(shù)的并行效率對比分析選取了較為適合的核數(shù)進(jìn)行并行計算。
　　(2)基于氣囊式火星著陸系統(tǒng)，提出了采用縮比模型進(jìn)行試驗驗證的方法。首先，參照“火星探路者號”氣囊緩沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用Solidw

3、orks三維設(shè)計軟件完成了氣囊式火星著陸系統(tǒng)的三維建模與試驗樣機制作，并基于Hyperworks與LS-Prepost建立了氣囊式火星著陸系統(tǒng)有限元分析模型。然后，基于試驗樣機完成了地面沖擊試驗并完成有限元模型試驗驗證。
　　(3)基于試驗驗證了的氣囊式火星著陸系統(tǒng)有限元模型，運用單變量法對影響系統(tǒng)緩沖性能的參數(shù)進(jìn)行了研究，通過分析各參數(shù)對系統(tǒng)緩沖性能的影響，選取了一組滿足緩沖性能要求的優(yōu)選設(shè)計參數(shù)。
　　(4)基于多項式函