缓冲器碰撞分析动力学模型包括结构本体、缓冲装置、辅助杆件和配重等几个部分。从计算效率和设计指标分析角度出发，采用刚性单元模拟载体，并利用配重对载体质量、质心位置及转动惯量进行配平。采用刚性壳模拟缓冲器的作动筒，通过定义上、下作动筒的接触关系来约束作动筒仅能沿轴线方向运动。释放机构撑杆在是典型的二力杆结构，在碰撞中撑杆承受的是轴向载荷，因此采用杆单元模拟该部分。缓冲器内部填充铝蜂窝材料在碰撞过程中始终沿作动筒运动方向压缩，根据缓冲器设计给出的载荷-行程曲线定义了包含加载-卸载过程的非线性弹簧单元模拟铝蜂窝材料，载荷-行程曲线如图5 所示。

图5 缓冲器载荷/行程曲线（铝蜂窝压实前）

3、仿真计算结果与设计参数确定

根据设计指标要求，结构质量为1000kg，垂直着陆速度为4.5m/s，其他方向撞击速度如表1 所示。

表1 正常跌落撞击缓冲过程仿真分析工况

仿真计算得到的各工况下响应情况如表2 所示：

表2 最大加速度过载和弯矩载荷

由图6 可以看出，缓冲器着陆过程很平缓，姿态保持较好，没有出现较大问题。 图7 则给出了四个工况中最危险工况下的重心处加速度过载随时间变化的曲线。

根据仿真计算得到的弯矩载荷数据，给定作动筒外径和配合关系，再结合公式（5），即可给出前后缓冲器的支柱、作动筒的内外径尺寸。结合其它因素最后取定尺寸为：前后缓冲器作动筒均取外径80mm，内径76mm；前后缓冲器支柱外径均为72mm，内径则分别为前支柱52mm，后支柱46mm。

4、结论

通过计算分析，该缓冲器可以使各种工况下重心处最大加速度过载都维持在10g 以内，满足加速度过载的设计指标要求。表明该缓冲器方案不仅结构合理，具有可实现性，且达到降低过载的冲击动力学要求。

使用MSC 软件可以大大提高工作效率并可节约设计成本。其前后处理器MSC.Patran 具有丰富的有限元建模和后处理功能，界面直观、简洁，使用方便且简单易学。最方便的是，MSC.Patran 兼容能力很强，除了本身具有建模功能外，还可通过丰富的接口导入现成的模型，这大大提高了有限元建模的工作效率。值得称道的是，MSC 公司的非线性瞬态动力学分析软件Dytran 不仅使用方便而且计算效率很高。正是使用了MSC 软件，本文得以在较短时间内既快且好地完成了这种蜂窝夹芯缓冲器的设计。

参考文献
1、 万力，卞文杰，吴莘馨 编著. 瞬态动力学CAE 解决方案MSC.Dytran 实例教程. 北京：北京大学出版社，2004.
2、 丁沛然，钱纯 著. 非线性瞬态动力学分析:MSC. Dytran 理论及应用. 北京：科学出版社，2006.