0 引言

    貨臺空投系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，就是要解決貨臺著陸時由于速度的突然改變產(chǎn)生的沖擊力給結(jié)構(gòu)造成過載和著陸期間的損傷。最常用的減速方法是應(yīng)用降落傘為貨臺系統(tǒng)進(jìn)行減速，但是在貨臺接地之前垂直速度不可能完全耗散，因此必須輔以地面緩沖裝置去吸收剩余能量。地面緩沖系統(tǒng)的設(shè)計主要依據(jù)貨臺允許的著陸過載、下降速度、結(jié)構(gòu)形式、地面條件以及著陸特性與以上各參數(shù)之間的關(guān)系等。

    本文基于貨臺系統(tǒng)有限元模型，對貨臺系統(tǒng)著陸緩沖過程進(jìn)行模擬，分析貨臺系統(tǒng)著陸緩沖過程中系統(tǒng)狀態(tài)對貨臺垂直著陸峰值加速度的影響規(guī)律。貨臺系統(tǒng)著陸狀態(tài)包括：垂直著陸速度、水平縱向速度、水平橫向速度、貨臺縱向姿態(tài)角以及貨臺橫向姿態(tài)角。采用部分析因試驗設(shè)計方法設(shè)計少量的試驗，對各影響因素進(jìn)行靈敏度分析，確定出各影響因素的主次順序，為下一步細(xì)致分析主要影響因素與試驗考核指標(biāo)的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

1 部分析因試驗設(shè)計方法

    1.1 Hyperstudy介紹

    Hyperstudy是Altair Hyperworks軟件包中的一款主要產(chǎn)品，它主要用于CAE環(huán)境下DOE（試驗設(shè)計）、優(yōu)化及隨機(jī)分析研究，可與各種外部求解器（如Abaqus，Radioss，Ansys等）合并使用。Hyperstudy中提供的試驗設(shè)計方法有全因子設(shè)計、部分析因(Fractional Factorial)設(shè)計、中心組合設(shè)計以及拉丁方設(shè)計等。

    1.2 部分析因試驗設(shè)計

    完全析因試驗的優(yōu)點是可以考慮所有可能的試驗條件組合，但是其缺點也是明顯的，即隨著參數(shù)個數(shù)k的增大，需要作的試驗次數(shù)成倍增多。實際經(jīng)驗表明，僅進(jìn)行完全析因試驗所要求的一部分試驗便可以得到主效應(yīng)和低階相互作用，這類試驗稱為部分析因試驗。很明顯，應(yīng)用部分析因試驗設(shè)計可以降低成本、節(jié)省時間。所以，這類試驗在工業(yè)中得到了較廣泛的應(yīng)用。

2 峰值加速度影響因素靈敏度分析試驗設(shè)計

    2.1 貨臺系統(tǒng)有限元模型

    運(yùn)用Hypermesh建立貨臺及氣囊系統(tǒng)模型，如下圖1所示。由圖1中坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置為：X軸表示系統(tǒng)寬度方向，Y軸表示系統(tǒng)高度方向，Z軸表示系統(tǒng)長度方向。

    圖1貨臺空投系統(tǒng)有限元模型

    2.2 試驗設(shè)計

    (1)試驗?zāi)康模和ㄟ^試驗，尋找對貨臺空投垂直著陸峰值加速度影響因素的主次關(guān)系。

    (2)試驗指標(biāo)：貨臺垂直峰值加速度。

    (3)因素：其中固定因素為貨臺重量、緩沖氣囊參數(shù)以及地面參數(shù)等，需研究的因素及其相應(yīng)的水平如表1所示。

    表1 因素水平表

    根據(jù)貨臺系統(tǒng)模型中坐標(biāo)系的定義可知，垂直著陸速度、水平縱向速度和水平橫向速度三個因素分別為貨臺下落速度在Y軸、Z軸和X軸方向上的速度分量�？v向姿態(tài)角和橫向姿態(tài)角分別表示貨臺系統(tǒng)繞X軸和Z軸的擺角。

    (4)試驗方案及試驗結(jié)果分析：運(yùn)用Hyperstudy生成的試驗方案如表2所示。調(diào)用Radioss軟件進(jìn)行求解，并將求解得到的結(jié)果填入表中。

    表2 試驗方案及試驗結(jié)果

3 試驗結(jié)果及分析

    3.1 試驗結(jié)果

    本文基于某貨臺氣囊系統(tǒng)，采用有限元方法模擬貨臺系統(tǒng)著陸緩沖過程。根據(jù)表2中試驗方案調(diào)整貨臺著陸速度及姿態(tài)，得到試驗2的著陸條件下的貨臺質(zhì)心加速度一時間歷程如圖2所示。由圖可見加速度是一隨時間變化的量，波形寬度為沖擊持續(xù)時間，波形最高點為垂直峰值加速度，即為試驗設(shè)計指標(biāo)。

    圖2 貨臺質(zhì)心加速度曲線

    根據(jù)試驗方案調(diào)整系統(tǒng)有限元模型著陸速度及姿態(tài)，進(jìn)行有限元模擬計算。得到貨臺著陸過程中質(zhì)心加速度曲線，并將垂直峰值加速度填入表2中。

    3.2 結(jié)果分析

    采用極差分析法對試驗結(jié)果（表2）進(jìn)行統(tǒng)計分析，分析結(jié)果如表3所示，根據(jù)表3作各因素對貨臺峰值加速度影響的效應(yīng)曲線如圖3所示。從圖3中可以看出，峰值加速度隨垂直著陸速度、水平縱向速度和水平橫向速度的增加而增加，隨縱向姿態(tài)角和橫向姿態(tài)角的增加而略微降低。

    對16組試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多項式擬合，并進(jìn)行歸一化參數(shù)靈敏度分析，分析結(jié)果如圖4所示。由表3，圖3，圖4可以看出，影響貨臺峰值加速度的5個因素的靈敏度由大到小依次為：垂直著陸速度、水平橫向速度、水平縱向速度、橫向姿態(tài)角、縱向姿態(tài)角。表3中列出了所有交互作用中影響最大的4個交互作用，由大到小排列依次為AxB，AxE，CxE，AxC。

    表3 試驗結(jié)果極差分析

    圖3 主效應(yīng)曲線

    圖4 方差分析結(jié)果

4 結(jié)論

    運(yùn)用有限元方法對貨臺系統(tǒng)空投過程進(jìn)行模擬，采用Hyperstudy進(jìn)行試驗設(shè)計，將貨臺垂直著陸峰值加速度作為試驗設(shè)計指標(biāo)，分析各因素對貨臺峰值加速度影響的靈敏度。試驗結(jié)果表明：

    (1)峰值加速度隨垂直著陸速度、水平縱向速度和水平橫向速度的增加而增加，隨縱向姿態(tài)角和橫向姿態(tài)角的增加而略微降低。峰值加速度主要與垂直著陸速度相關(guān)，而水平速度對峰值加速度的影響較小。此結(jié)果與文獻(xiàn)1中試驗結(jié)果基本吻合。

    (2)影響貨臺峰值沖擊加速度的5個因素的靈敏度由大到小依次為：垂直著陸速度、水平橫向速度、水平縱向速度、橫向姿態(tài)角、縱向姿態(tài)角。

    (3)部分析因試驗設(shè)計方法用于貨臺峰值加速度影響因素靈敏度分析，綜合考慮了影響峰值加速度的多種因素及其交互作用。通過試驗確定影響峰值加速度的最敏感或較敏感因素，從而使貨臺系統(tǒng)的設(shè)計更有針對性。根據(jù)本文結(jié)果，通過控制貨臺垂直著陸速度，可以有效地控制貨臺峰值加速度，為貨臺系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：基于Hyperstudy的貨臺空投影響因素靈敏度分析

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401936107.html