[发明专利]一种刚柔组合体、其应用及冲击过程相似性分析方法

权利要求书

1.一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：选取刚柔组合体冲击过程中的相关物理量，通过量纲法分析得出刚柔组合体冲击过程中的关键动力相似准数；

步骤二：基于所述关键动力相似准数建立含有附加体积的缩比模型，所述缩比模型采用气囊为管道连接一个刚性空气隔间作为附加体积。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，所述缩比模型包括刚性结构物、带有孔的气囊、刚性空气隔间、连接刚性空气隔间和气囊的管道；

所述刚性空气隔间的下部也设有孔，其通过管道与所述气囊的孔相连通，所述刚性结构物中部设有通孔，所述通孔与所述气囊的孔相对，所述管道穿过所述刚性结构物上的通孔；

所述附加体积刚性固连于气囊不参与冲击接触的位置。

3.根据权利要求2所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，

所述附加体积是缩比模型空气隔间的体积V_add，其大小为V_add＝(K-1)·λ³·V₀，其中K为体积因子，λ为长度缩比因子，V₀为原型气囊初始体积。

4.根据权利要求2所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，

所述关键动力相似准数包括弗劳德准数Fr数、其中p_g为气囊表压力、l为结构物长度、A为气囊与结构物接触面积、m为结构物质量、v为速度、g为重力加速度，π₁、π₂、π₃分别为气囊绝对压力与表压力之比，大气压力与气囊表压力之比，以及气囊表压力与惯性力之比。

5.根据权利要求2所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，对气囊内气体的压缩循环进行缩比，使得在冲击过程中缩比模型气囊表压力与原型近似相似。

6.根据权利要求2所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，通过结构物受力分析及气囊内气体压缩方程求得体积因子，然后求得所述缩比模型的附加体积大小。

7.根据权利要求1所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法，其特征在于，通过对缩比模型及原型进行数值分析，缩比模型与原型结构物过载及气囊表压力差异均小于10％，以验证该种相似方法的有效性。

8.一种刚柔组合体的应用，其特征在于，所述刚柔组合体基于如权利要求1所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法中提供的缩比模型所述建立，所述刚柔组合体应用于直升机气囊着水漂浮、航天器返回舱着水冲击、探测器着陆缓冲、火箭回收、重装空投过程。

9.一种刚柔组合体，其特征在于，所述刚柔组合体基于如权利要求1所述的一种刚柔组合体冲击过程相似性分析方法中提供的缩比模型所述建立，所述缩比模型包括刚性结构物、带有孔的气囊、刚性空气隔间、连接刚性空气隔间和气囊的管道；所述刚性空气隔间的下部也设有孔，其通过管道与所述气囊的孔相连通，所述刚性结构物中部设有通孔，所述通孔与所述气囊的孔相对，所述管道穿过所述刚性结构物上的通孔。

10.根据权利要求9所述的一种刚柔组合体，其特征在于，所述管道与气囊为一体结构，且与所述刚性空气隔间密封连接。