基于ALE的充气式海上围栏系统气囊单元优化设计

摘要

针对充气式海上围栏系统的气囊单元选型,在单层单气室气囊的基础上提出单层多气室气囊、双层多气室气囊两种改进型,建立静水海域中小艇以10、20、30 m/s的初速度垂直撞击气囊中部3种典型拦截场景.基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,应用有限元软件LS-DYNA进行数值模拟,通过小艇的最大碰撞力、最大反向加速度、单元失效比等数据,分析单层单气室气囊、单层多气室气囊、双层多气室气囊3种气囊单元对来袭小艇的拦截效果,发现双层多气室气囊的拦截能力最强.借助正交试验进一步优化双层多气室气囊的设计参数.通过优化后的结果发现,优化后的双层多气室气囊的最大碰撞力相比原设计方案提高了9%,显著提高了气囊的拦截能力.