摘要：某装置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窝夹芯缓冲器，为了验证该方案的可行性，本文采用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。
关键词：过载；MSC 软件；碰撞；仿真

1、缓冲器设计

随着现代电子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子设备的安全性，在结构设计中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。设计中共采用四个缓冲器，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 所示为缓冲器机构整体模型示意图。其中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。

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，故本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，则缓冲器圆截面惯性矩为：

结合设计要求，若给定外廓半径，则有：

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。

蜂窝的直径则可由平均压缩载荷作用下铝蜂窝块直径与平均压溃应力的关系图给出。铝蜂窝块直径与平均压溃应力的关系图如下。

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震指标要求，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。