基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法
【专利摘要】本发明提出了一种基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，包括：根据浮空器抓手连接组件的结构形式与连接工艺，建立抓手连接组件的结构模型；采用柔性建模与分析技术，获得抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式；建立结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型；根据抓手连接组件的结构模型、抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式、结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型，设置抓手连接组件的各部件的参数范围，以设计浮空器的抓手连接组件。本发明可以提高浮空器抓手设计质量、降低设计成本。
【专利说明】
基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法
技术领域
[0001]本发明涉及浮空器设计技术领域，特别涉及一种基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法。
【背景技术】
[0002]浮空器一般是指比重轻于空气的、依靠大气浮力升空的飞行器。抓手连接组件是系留气球、飞艇等浮空器的重要设计部位之一，通过抓手连接组件的传力，可以实现对浮空器其他部件的固定与操控，有效提高结构稳定性和抵抗外载荷能力。新一代先进浮空器要求在长航时、多任务环境下都要具有良好的稳定性和安全性，作为关键传力部位，抓手连接组件必须在复杂恶劣环境下具备稳定良好的使用性能，这对抓手连接组件的设计水平提出了重要挑战。
[0003]浮空器抓手连接组件由抓手结构本身以及与其相连的囊体布和密封布等子结构构成，在复杂的外载荷以及腐蚀环境下可能发生结构失效或破坏。现有的浮空器产品在恶劣气象环境下发生抓手连接部位撕裂失效事件，造成较大经济损失和人身安全威胁。组成抓手连接组件的子结构大多为柔性薄膜结构，在不同载荷作用下的变形方式具有多样性，使得抓手连接组件的破坏机理复杂。
[0004]目前，针对抓手连接组件的精细仿真设计尚未可见，这是由于设计的成本较高。工程上通常将其简化为连接单元，而对其子结构的设计校核主要通过试验方法。由于设计成本限制，有限的试验数据难以形成规律性的设计指导，此外通过试验也难以确定抓手连接组件的清晰变形过程和破坏机理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0006]为此，本发明的目的在于提出一种基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，可以解决现有的浮空器抓手设计缺乏有效仿真手段，设计成本高等问题，从而提高浮空器抓手设计质量、降低设计成本。
[0007]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，包括如下步骤:
[0008]步骤SI，根据浮空器抓手连接组件的结构形式与连接工艺，建立所述抓手连接组件的结构模型，其中，所述抓手连接组件的结构模型包括:抓手结构、与所述抓手结构连接的囊体布和密封布，所述抓手结构包括:张线、接头、抓手布和嵌入所述抓手布中的及加强条；
[0009]步骤S2，采用柔性建模与分析技术，获得所述抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式；
[0010]步骤S3，建立结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型；
[0011]步骤S4，根据所述抓手连接组件的结构模型、所述抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式、结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型，设置所述抓手连接组件的各部件的参数范围，以设计所述浮空器的抓手连接组件。
[0012]进一步，所述抓手连接组件的结构模型的参数包括:所述抓手结构的抓手布宽度W、抓手布热合区域厚度t、抓手布热合区域长度m、加强条数量η及扩张角Θ、囊体布长度L、囊体布宽度W、密封布长度1、密封布宽度h以及囊体布在内部充压下产生的拉伸预应力O。
[0013]进一步，在所述步骤S2中，采用柔性建模与分析技术对所述抓手连接组件的面内拉伸载荷下的变形方式和破坏载荷进行分析，包括:
[0014]建立所述抓手连接组件的结构模型的初始参数，并设置抓手布的弹性模量和泊松比，对所述囊体布的边界进行简支约束；
[0015]分析所述抓手连接组件在第一预设拉伸载荷下的一阶屈曲模态，提取所述抓手连接组件的结构模型的临界屈曲系数与变形结果；
[0016]分析所述抓手连接组件的结构模型在第二预设拉伸载荷下的变形和应力结果，抓手结构在面内拉伸载荷作用时，所述抓手布与所述囊体布的表面存在褶皱现象，所述抓手结构在拉伸方向的变形随载荷变化呈线性，在垂直平面方向的变形具有高度非线性，所述抓手结构的拉伸方向的变形是产生结构应力的主要因素，所述抓手结构的应力水平随载荷变化呈线性。
[0017]进一步，在所述步骤S3中，所述建立结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型，包括所述囊体布的拉伸预应力、所述囊体布的边界宽度、所述抓手布的热合区域厚度以及所述抓手布的宽度参数对所述抓手连接组件变形与应力的影响规律和幅度分析。
[0018]进一步，在所述步骤S3中，对所述囊体布的拉伸预应力对所述抓手连接组件变形与应力的影响规律和幅度、囊体布的边界宽度对所述抓手连接组件应力水平的影响、抓手布的热合区域厚度以及抓手布的宽度对抓手连接组件变形与应力的影响进行分析。
[0019]进一步，所述囊体布的边界宽度大于所述抓手布的宽度的2.5倍;所述抓手布的热合区域厚度为0.2?0.5mm;所述抓手布的宽度参数w/Wo变化范围位于0.2?0.4，其中，w为抓手布的宽度，Wo为抓手布的宽度的初始参数。
[0020]根据本发明实施例的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，建立浮空器抓手连接组件的结构模型并设置结构参数，采用柔性建模与分析技术有效地预测抓手连接组件在工作状态下的变形机理以及可能出现的失效方式，分析结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型，同时可以给出抓手连接组件设计所需的合适设计参数范围。本发明可以解决现有的浮空器抓手设计缺乏有效仿真手段，设计成本高等问题，从而提高浮空器抓手设计质量、降低设计成本。
[0021]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1为根据本发明实施例的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法的流程图；
[0024]图2(a)和图2(b)分别为根据本发明实施例的浮空器抓手结构的整体和局部示意图；
[0025]图3为根据本发明实施例的抓手连接组件模型及主要设计参数示意图；
[0026]图4(a)和图4(b)分别为根据本发明实施例的抓手连接组件模型的柔性仿真分析过程的一阶屈曲模态和设计载荷下的变形示意图；
[0027]图5(a)和图5(b)为根据本发明实施例的抓手连接组件的变形与应力随载荷变化曲线不意图；
[0028]图6为根据本发明实施例的结构危险应力位于抓手布与囊体布连接缝处的示意图；
[0029]图7为根据本发明实施例的结构危险应力位于囊体布与密封布热合边界示意图；
[0030]图8(a)和图8(b)为根据本发明实施例的囊体布预应力对抓手连接组件变形与应力的影响示意图；
[0031]图9为根据本发明实施例的囊体布宽度对囊体布与密封布热合边界应力的影响示意图；
[0032]图10(a)和图10(b)为根据本发明实施例的抓手布热合区域厚度对抓手连接组件变形与应力的影响示意图；
[0033]图11(a)和图11(b)为根据本发明实施例的抓手布宽度对抓手连接组件变形与应力的影响示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0035]如图1所示，本发明实施例的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，包括如下步骤:
[0036]步骤SI，根据浮空器抓手连接组件的结构形式与连接工艺，建立抓手连接组件的结构模型，并明确该结构模型的主要设计参数。
[0037]在本发明的一个实施例中，抓手连接组件的结构模型包括:抓手结构、与抓手结构连接的囊体布和密封布。浮空器主气囊表面通常设计有多个抓手结构。如图2所示，每个抓手结构包括:张线1、接头2、抓手布3和嵌入抓手布3中的及加强条。在抓手端部与囊体连接处预留开口缝，通过热合工艺将抓手布3、囊体布以及密封布连接在一起。
[0038]参考图2(a)和图2(b)，抓手布3的形状为大体扇形。需要说明的是，上述抓手布3的形状仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。浮空器上的抓手布3的形状不限于图2所示形状，还可以为梯形、蛙爪形等，根据设计者的需要进行选择，在此不再赘述。
[0039]如图3所示，通过受力分析明确抓手连接组件模型的主要设计参数，包括抓手布3宽度W、抓手布3热合区域厚度t、抓手布3热合区域长度m、加强条数量η及扩张角Θ、囊体布长度L、囊体布宽度W、密封布长度1、密封布宽度h以及囊体布在内部充压下产生的拉伸预应力σο
[0040]步骤S2，采用柔性建模与分析技术，获得抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式。
[0041]在本步骤中，以抓手结构常见的受面内拉伸载荷为例，采用柔性建模与分析技术对抓手连接组件的面内拉伸载荷下的变形方式和破坏载荷进行分析。
[0042]具体地，首先建立抓手连接组件的结构模型的初始参数，并设置抓手布3的弹性模量和泊松比，对囊体布的边界进行简支约束。
[0043]以抓手结构常见的受面内拉伸载荷为例，设抓手结构的张线I传递的设计载荷为F。参照浮空器结构，设置一组抓手连接组件模型的初始参数值(对应符号加下标O)表示。其中，初始参数值如下:Wo = 560mm，to = 0.2mm，n = 4，θ = 60。，Lo = Wo = 2000mm，I。=则=130mm，ho = 720mm，σ = lOOMPa。
[0044]根据抓手布3与囊体布材料的编织方法，将其等效为各向同性材料，设置其弹性模量E = I IGPa，泊松比V = 0.4，该材料破坏强度约为31 IMPa。考虑圣维南边界效应，将囊体布的边界进行简支约束。
[0045]然后，利用ABAQUS软件对抓手连接组件模型进行分析。如图4(a)所示，分析抓手连接组件在第一预设拉伸载荷下的一阶屈曲模态，提取抓手连接组件的结构模型的临界屈曲系数与变形结果。其中。第一预设拉伸载荷为预设的较小拉伸载荷。将得到的抓手连接组件的结构模型的临界屈曲系数与变形结果作为后续分析基础。
[0046]如图4(b)所示，分析抓手连接组件的结构模型在第二预设拉伸载荷下的变形和应力结果。在本发明的一个实施例中，第二预设拉伸载荷F = 20KN。
[0047]由于褶皱变形涉及大变形和难收敛问题，在分析时需要采用收敛性较好的非线性算法分析。图5(a)和(b)示出了抓手连接组件的变形与应力随载荷变化曲线，结合图4对抓手结构的变形方式进行分析，得出以下结论:抓手结构在面内拉伸载荷作用时，抓手布3与囊体布表面存在褶皱现象，抓手结构在拉伸方向的变形随载荷变化呈线性，而在垂直平面方向的变形具有高度非线性。抓手拉伸方向的变形是产生结构应力的主要因素，因此抓手结构的应力水平随载荷变化也基本呈线性。
[0048]最后，对抓手连接组件的失效方式进行分析和验证。具体地，通过上述柔性仿真方法，分别给出在两组参数值下抓手连接组件模型的应力分布，并给出相应试验结果。其中，两组参数值分别为抓手热合区域厚度t取0.2mm与抓手热合区域厚度t取0.4mm，其余参数值相同。
[0049]参考图6和图7，图6中抓手热合区域厚度为0.2mm，仿真结果显示抓手结构的危险应力主要位于抓手布3与囊体布连接缝中间，预测拉伸载荷约22.5KN时，抓手结构在与囊体连接处发生由中间向两边撕裂破坏，相应试验结果显示抓手的破坏载荷约为22KN，破坏位置与仿真结果相同。
[0050]图7中抓手热合区域厚度增强为0.4mm，仿真结果显示抓手结构的危险应力主要位于囊体布与密封布热合边界处中间，预测拉伸载荷约32.5KN时，抓手连接组件在囊体布与密封布热合处发生由中间向两边撕裂破坏，相应试验结果显示抓手的破坏载荷约为33KN，破坏位置与仿真结果相同。
[0051]综上，通过柔性仿真分析方法可以得到抓手连接组件模型在面内拉伸载荷下的变形方式与破坏载荷，相关结果不仅可以得到试验验证，还可以预测试验不易观察到的破坏过程。
[0052]步骤S3，建立结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型，为抓手连接组件的设计提供依据。
[0053]具体地，抓手连接组件模型的设计参数可以分为结构与非结构因素两类。
[0054]结构参数包括:抓手布3的宽度与厚度、加强条的数量与张角、囊体布的长度与宽度以及密封布的长度与宽度等。
[0055]非结构参数包括:由于浮空器的主气囊需要充气维持形状和提供刚度，囊体布表面会产生与内压大小有关的预应力。
[0056]在设计浮空器的抓手连接组件时，必须明确并依据上述设计参数对抓手连接组件模型刚度和强度的影响关系。
[0057]在本发明的一个实施例中，对上述各个结构参数和非结构参数的分析均采用相同的分析方法。
[0058]下面以囊体布的拉伸预应力、囊体布宽度、抓手布3热合区域厚度、抓手布3宽度为例，对上述部件对抓手连接组件变形与应力的影响规律及分析说明。需要说明的是，上述选取上述四项参数的原因在于，抓手连接组件在拉伸破坏方式下，上述参数对抓手结构的应力水平更加敏感。
[0059](I)囊体布的拉伸预应力对抓手连接组件变形与应力的影响规律和幅度
[0060]图8(a)和(b)示出了囊体布的拉伸预应力对抓手连接组件变形与应力的影响规律和幅度，其参数变化范围O?lOOMPa。
[0061]下面对预应力的影响关系进行分析:预应力作用在囊体布表面是，对其变形与应力的影响是直接的，预应力的增大提高了囊体布的膜面刚度，因此导致后者变形减小。囊体布的应力水平不仅与自身拉伸变形有关还要叠加预应力水平，自身拉伸变形有逐渐减小，预应力水平稳定增加，综合作用效果使得囊体布的应力水平持续增加。抓手布3受预应力的影响是间接的，随着囊体布的刚度逐渐变大，抓手布3的刚度相对变弱，因此变形增加。
[0062]抓手布3的应力主要与自身变形有关，因此应力变化规律和幅度与变形基本一致。利用该影响规律，设计抓手结构时，在强度裕度足够时，适度增加囊体布的预应力可以有效地提高抓手连接组件抵抗变形能力。
[0063 ] (2)囊体布的边界宽度对抓手连接组件应力水平的影响。
[0064]图9示出了囊体布边界宽度对抓手连接组件应力水平的影响规律。以囊体布宽度与抓手布3初始宽度之比W/wo作为参数，其变化范围1.5?5。参考图9，在抓手布3宽度不变的情况下，囊体布边界宽度变化对自身危险应力的分布和大小影响明显，而对抓手布3的应力分布和数值影响较小。
[0065]囊体布应力影响区域主要集中在囊体布与密封布热合边界上，当囊体布宽度方向的边界靠近热合边界时，结构最大应力分布在热合边界两端，应力值远大于热合边界中心，这对抓手连接组件的设计不利。随着囊体布边界逐渐远离热合边界，囊体布上的危险应力从热合边界两端逐渐向中间移动，应力数值显著下降并且趋于稳定。
[0066]优选的，利用该影响规律，设计抓手结构时，为避免囊体布边界对抓手连接组件应力的影响，囊体布边界合适宽度应该取抓手布3宽度的2.5倍以上。
[0067](3)抓手布3的热合区域厚度以及抓手布3的宽度对抓手连接组件变形与应力的影响
[0068]图10(a)和(b)、图11(a)和(b)示出了抓手布3热合区域厚度以及抓手布3宽度对抓手连接组件变形与应力的影响，其厚度参数t变化范围为0.2?0.5_，宽度参数w/Wo变化范围为0.2?0.4。通过设置宽度参数在上述范围内，可以避免囊体布边界约束的影响。
[0069]参考图10(a)和10(b)、图11(a)和(b)，在拉伸载荷不变下，抓手布3热合区域厚度以及宽度对抓手布3的变形和应力影响近似成反比关系。即，抓手上的载荷主要通过抓手布3与囊体布热合边界截面传递到囊体上。对于囊体布，其变形和应力水平随抓手布3宽度增加也显著减小，但基本不受抓手布3热合区域厚度影响。因此在设计时，本发明通过增加抓手布3与囊体布热合边界的截面面积(t X W)，使得抓手连接组件的可能失效方式由图6变换到图7，从而提尚结构的抗破坏临界载荷。
[0070]步骤S4，根据抓手连接组件的结构模型、抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式、结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型，设置抓手连接组件的设计过程和合适的参数范围，以设计浮空器的抓手连接组件。
[0071]在上述步骤SI至S3对抓手设计参数分析基础上，实现浮空器抓手连接组件进行设计。以浮空器尾翼与主气囊抓手连接部位为例，总体给出具体设计要求:在尾翼两侧主囊体上对称布置N = 5个抓手，单侧总长度T不超过12000mm，单个抓手张线I上的最大载荷为20咖，强度安全系数1.5。
[0072]设计浮空器的抓手连接组件的流程如下。
[0073](a)设置抓手布3的形状，例如等腰梯形、扇形或蛙爪形等。虽然不同形状的抓手布3与囊体布的具体连接方法存在差异，使得抓手连接系统破坏机理以及设计参数影响规律不尽相同，但均可用采用本发明的设计方法进行分析。以梯形抓手布3为例，对下述步骤进行说明。
[0074](b)设置抓手布3初始宽度w以及相邻抓手布3之间的初始间距d，其中距离关系近似有以下关系:d=W_w，w*N*W/w = T。
[0075]根据文中的参数分析规律，建议W/w取2.5以上。优选的，W/w为4。然后，得到抓手布3的初始宽度w = 600mm以及相邻抓手布3之间的初始间距d = 1800mm。
[0076](c)设置抓手布3热合区域厚度t。参考步骤S3中规律分析，当抓手布3热合区域的厚度超过0.25mm后，梯形抓手连接组件的破坏方式从连接缝处撕裂变为热合边界撕裂，后者具有更高的破坏载荷，因此设置抓手布3热合区域厚度t = 0.4mm(两层布厚度)。
[0077](d)设置抓手布3热合区域长度m、密封布的长度I和宽度h以及抓手布3中加强条的数量η和张角Θ。对于参数m、1、h、θ、η的分析，参考步骤S3中对囊体布的拉伸预应力、囊体布宽度、抓手布3热合区域厚度、抓手布3宽度的分析方法，不再赘述。
[0078]在本发明的一个实施例中，工程上一般取I彡m彡w/4、h多1.3*w，Θ尽量覆盖超过梯形两腰的夹角，η取4?6。优选的，I =m = 150mm、h = 800mm，θ = 60°，η = 4。
[0079](e)确定抓手连接组件在无预应力下的应力分布。在上述过程(a)?(d)给定的设计参数初步确定后，可以对抓手连接组件在给定设计载荷下的强度进行分析，此时不考虑囊体布中的预应力。通过柔性仿真分析，获得结构的最大应力位于囊体布与密封布热合边界中间，数值约为135MPa，安全系数为2.3，其强度可以满足总体设计要求。
[0080](f)确定抓手连接组件中囊体布的预应力水平。
[0081]由于在气压作用下囊体布中不可避免存在一定的预应力。根据上述步骤S3的分析结果囊体布中的预应力虽然会导致抓手连接组件的应力增大，但是在强度裕度足够时，适度增加囊体布的预应力可以提高抓手系统抵抗变形能力。步骤(e)中抓手安全系数为2.3，强度裕度较大，因此设计囊体布的预应力水平不超过60MPa。在该数值下抓手变形已经基本趋于稳定。优选的，o = 50MPa。在该预应力下，设计的抓手连接组件结构最大应力水平约为174MPa，安全系数为1.8，强度满足总体设计要求。
[0082]综上，本发明通过分析浮空器抓手连接组件的设计需求，并结合其子结构特点，提出了基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法。通过柔性建模及分析技术，获得抓手连接组件的变形方式和破坏机理，建立结构和非结构设计参数对抓手连接组件的子结构力学性能的影响因素，补充浮空器抓手连接组件设计所需的技术支撑，从而提高设计质量、降低设计成本。
[0083]根据本发明实施例的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，建立浮空器抓手连接组件的结构模型并设置结构参数，采用柔性建模与分析技术有效地预测抓手连接组件在工作状态下的变形机理以及可能出现的失效方式，分析结构与非结构设计参数对抓手连接组件性能的影响规律模型，同时可以给出抓手连接组件设计所需的合适设计参数范围。本发明可以解决现有的浮空器抓手设计缺乏有效仿真手段，设计成本高等问题，从而提高浮空器抓手设计质量、降低设计成本。
[0084]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0085]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
【主权项】
1.一种基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤Si，根据浮空器抓手连接组件的结构形式与连接工艺，建立所述抓手连接组件的结构模型，其中，所述抓手连接组件的结构模型包括:抓手结构、与所述抓手结构连接的囊体布和密封布，所述抓手结构包括:张线、接头、抓手布和嵌入所述抓手布中的及加强条；步骤S2，采用柔性建模与分析技术，获得所述抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式； 步骤S3，建立结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型； 步骤S4，根据所述抓手连接组件的结构模型、所述抓手连接组件的结构模型在工作状态下的变形机理与失效方式、结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型，设置所述抓手连接组件的各部件的参数范围，以设计所述浮空器的抓手连接组件。2.如权利要求1所述的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于，所述抓手连接组件的结构模型的参数包括:所述抓手结构的抓手布宽度W、抓手布热合区域厚度t、抓手布热合区域长度m、加强条数量η及扩张角Θ、囊体布长度L、囊体布宽度W、密封布长度1、密封布宽度h以及囊体布在内部充压下产生的拉伸预应力O。3.如权利要求2所述的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用柔性建模与分析技术对所述抓手连接组件的面内拉伸载荷下的变形方式和破坏载荷进行分析，包括: 建立所述抓手连接组件的结构模型的初始参数，并设置抓手布的弹性模量和泊松比，对所述囊体布的边界进行简支约束； 分析所述抓手连接组件在第一预设拉伸载荷下的一阶屈曲模态，提取所述抓手连接组件的结构模型的临界屈曲系数与变形结果； 分析所述抓手连接组件的结构模型在第二预设拉伸载荷下的变形和应力结果，抓手结构在面内拉伸载荷作用时，所述抓手布与所述囊体布的表面存在褶皱现象，所述抓手结构在拉伸方向的变形随载荷变化呈线性，在垂直平面方向的变形具有高度非线性，所述抓手结构的拉伸方向的变形是产生结构应力的主要因素，所述抓手结构的应力水平随载荷变化呈线性。4.如权利要求1所述的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于，在所述步骤S3中， 所述抓手连接组件的结构模型的结构参数包括:所述抓手布的宽度与厚度、所述加强条的数量与张角、所述囊体布的长度与宽度、所述密封布的长度与宽度； 所述抓手连接组件的结构模型的非结构参数包括:所述囊体布的表面产生的与内压相关的预应力。5.如权利要求4所述的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述建立结构与非结构设计参数对所述抓手连接组件性能的影响规律模型，包括所述囊体布的拉伸预应力、所述囊体布的边界宽度、所述抓手布的热合区域厚度以及所述抓手布的宽度参数对所述抓手连接组件变形与应力的影响规律和幅度分析。6.如权利要求5所述的基于柔性仿真的浮空器抓手连接组件的设计方法，其特征在于， 所述囊体布的边界宽度大于所述抓手布的宽度的2.5倍； 所述抓手布的热合区域厚度为0.2?0.5mm； 所述抓手布的宽度参数w/Wo变化范围位于0.2?0.4，其中，w为抓手布的宽度，Wo为抓手布的宽度的初始参数。
【文档编号】G06F17/50GK106055833SQ201610466825
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】张平, 吴文志, 胡子翔, 于坤鹏, 吴斌
【申请人】中国电子科技集团公司第三十八研究所