安全气囊理论知识
2019年12月3日 16:05气囊工作过程的数值模拟一般有两种方法：（1）基于传统的均匀压力数学模型，它采用控制体积法（Control Volume Method，CV），气囊体积由其单元围成，且不需要建立充气装置的模型，而是通过质量流量和温度两个参数来描述从充气装置所排出的气体，它们均为时间的函数，从而可以计算出流入应急气囊的气体总量。该方法不拘泥于流场细节，模型简单，可以节省大量计算时间在流场影响不大的缓冲过程数值模拟，但是无法准确描述充气初期气囊外形及流场的变化。（2）任意拉格朗日-欧拉（简称 ALE 法，Arbitrary Lagrangian-Eulerian）流固耦合方法，当流场的变化对结构外形产生很大影响时，气囊内流场的模拟就显得极为重要，该方法可以很实际描述气囊外形及流场变化。但是此方法对建模要求高，计算成本大，不易成功。
CV模型
该模型由Wang和Nefske于1988年提出，认为囊内压力由理想气体状态方程决定，不拘泥于流场内部细节。在CV模型中，每一时间步气囊的控制体积V可通过格林积分定理得到，即
控制体积方法相对任意拉格朗日-欧拉方法来说，比较简单，可以节省大量计算时间，本项目中所用的方法就采用控制体积方法来进行计算的。
#气囊有限元模型理论
在气囊的耐撞性冲击研究中，我们将采用非线性有限元软件LS-DYNA对单室气囊和气囊式火星软着陆过程进行仿真分析。为了计算缓冲过程中不同时刻的气囊的压力、体积和温度等热力学参数，我们选用LS-DYNA的控制体积算法进行计算。在LS-DYNA的气囊控制体积算法中有
在软着陆过程中，气囊织物在高压气流充胀下产生的变形都为大变形，虽然应变比较小，但位移很大。这时平衡条件应如实地建立在变形后的位移上，以考虑变形对平衡的影响。同时应变表达式与小变形分析相比也应包括位移的二次项。这样一来，平衡方程和几何关系都由小变形中的线性变成了非线性。相关知识可参考大变形理论。
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