第33卷第8期 2011年8月
规船科学技术
SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGY
水下柔性织物充气过程建模与仿真
张绳，刘雄，韩宗真，余莉，张亚雄"（1.武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064： 2.南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016）
Vol.33,No.8 Aug.，2011
摘要：柔性织物水下充气展开是一个小初容、大位移、强时变、非线性过程，其研究过程存在折叠建模困难、动态流场分析复杂等诸多难点，突破了分段逆向折负建模、基于ALE的流固据合、CAE/CFD动态流场混合分析等关馈技术，完成了柔性织物展开过程的数值模拟，通过试验数据与仿真结果的对比，证明了所采用理论方法的有效性，研究成果对水下柔性织物的设计和优化提供了理论依据。
关键词：柔性织物；充气过程；LS-DYNA；FLUENT；建模与仿真
中图分类号：TJ83
文献标识码：A
文章编号：16727649(2011)08-004904
DOI:10.3404/j.issn.16727649.2011.08.011
Modelingandsimulationofunderwaterflexibleclothinflation ZHANC Sheng', LIU Xiong', HAN Zong-zhen', YU Li’, ZHANG Ya-xiong
(1. Wuhan Second Ship Design and Research Institute,Wuhan 430064,China; 2.College of Aerospace
Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)
Abstract:Flexible cloth charge expandedness is a complex nonlinear process with original small aee modeling difficulty and dynamic flow field analysis complexity. Broke through key technologies of subsection converse pucker modeling,hydro-solid coupling based on ALE, CAE/CFD dynamic flow field mixed analysis. Finished numerical simulation of flexible cloth charge expandedness, and proved the validity of theory adopted through comparing test data with simulated data. The study results provide theoretical guidance for the design and optimization of underwater flexible cloth.
Key Words:flexible cloth; inflation process; LS-DYNA; FLUENT; modeling and simulation
0引言
折叠织物充气展开装置由于具有非常小的储存空间、低廉的成本优势、高效的工作效果，在航空、航天、航海、兵器、教生等诸多领域得到广泛应用，如汽车用安全气囊、航天器着陆缓冲气衰、水上漂浮气囊、船舶下水滑道气囊、空间充气展开结构。
目前在国内外，织物展开的仿真计算方法主要有多体动力学法和动态非线性有限元法。多体动力学法建模和计算较为简单，但是精度不如非线性有限元高，只输出位移速度、加速度等结果，该方法在研究展收稿日期：2011=06=23
开过程动态响应上有较多应用。动态非线性有限元法主要分CV（ControlVolume）法和ALE（Arbitrary LagrangianEulerMethod）法，适用于计算各种充气展开过程中结构的变形、各部分的速度和加速度值、能量、动量以及应力应变的分布情况，其结果精度高、计算量大但对硬件要求高。随着计算机硬件技术的发展，对织物展开的研究越来越偏向用非线性有限元方法。目前，对大变形折叠织物快速充气过程进行数值模拟的主要难点在于：
1）柔性织物空间褶皱问题的建模及数值方法没有得到很好地解决，当出现松驰单元时，结构计算难
作者简介：张绳（1973-），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为装备论证。万方数据