基于超算平台并行环境下气囊式着陆缓冲系统的耐撞性优化设计

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1、学校代号10532学号S12021043分类号V476.4密级公开硕士学位论文基于超算平台并行环境下气囊式着陆缓冲系统的耐撞性优化设计学位申请人姓名肖久如培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称文桂林教授学科专业机械工程研究方向机械设计及CAE论文提交日期2015年5月9日学校代号：10532学号：S12021043密级：公开湖南大学硕士学位论文基于超算平台并行环境下气囊式着陆缓冲系统的耐撞性优化设计学位申请人姓名：肖久如培养单位：机械与运载工程学院导师姓名及职称：文桂林教授专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月9日论文答辩日期：2015年5月30日答辩委员会主席：龚金科教授M

2、ultiobjectiveoptimizationdesignofMarslandingairbagsystemunderparallelenvironmentofsupercomputingplatformbyXIAOJiuruB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHu

3、nanUniversitySupervisorProfessorWENGuilinMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或。集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。；＞０／《作者签名；省义如日期占年月立日学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交

4、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、。索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）口）仅年６月２作者签名：弓日期；》日导师签名＂：日期：＾年月么日２／Ｊ６基于超算平台并行环境下气囊式着陆缓冲系统的耐撞性优化摘要缓冲气囊具有吸能特性好、质量轻、可折叠、生产加工便捷等优点，广泛地应用于航空、航天和国防工业等领域中。目前，气囊缓冲结构已经成功应用于“火星探路者”号、“勇气”

5、号和“机遇”号火星探测器、“猎户座”飞船等深空探测领域。本文针对“探路者”号气囊缓冲方案，进行了1:3缩放模型冲击试验与试验验证。基于“天河一号”超算平台与有限元仿真技术，开展了气囊式火星着陆系统的多目标优化设计工作。主要研究工作和成果如下：(1)基于“天河1号”超算平台，进行了气囊式火星着陆系统的有限元仿真分析。介绍了“天河1号”超算平台及作业提交流程，同时针对LS-DYNA并行自动分区算法做了介绍和对比分析。通过研究发现，RCB并行分区算法比“贪婪”分区算法具有更好的加速比和并行效率，同时，通过不同计算核数的并行效率对比分析选取了较为适合的核数进行并行计算。(2)基于气囊式火星着陆

6、系统，提出了采用缩比模型进行试验验证的方法。首先，参照“火星探路者号”气囊缓冲系统结构，使用Solidworks三维设计软件完成了气囊式火星着陆系统的三维建模与试验样机制作，并基于Hyperworks与LS-Prepost建立了气囊式火星着陆系统有限元分析模型。然后，基于试验样机完成了地面冲击试验并完成有限元模型试验验证。(3)基于试验验证了的气囊式火星着陆系统有限元模型，运用单变量法对影响系统缓冲性能的参数进行了研究，通过分析各参数对系统缓冲性能的影响，选取了一组满足缓冲性能要求的优选设计参数。(4)基于多项式函数代理模型与多目标粒子群优化算法对气囊式着陆缓冲系统缓冲过程进行多目标优

7、化，得到了目标函数SEA与ap的Pareto最优解集，根据加速度峰值设计要求，获得了满足设计要求的气囊式火星着陆系统的最优设计。关键词：超算平台；火星探测器；气囊；缓冲；多目标优化II硕士学位论文AbstractFortheobviousadvantagesofairbagsuchasgoodenergyabsorptioncharacteristics,lightweight,foldable,productionandprocessingc