Una Estrategia de Modelado FE Simplificada para el Análisis de Simulación del Proceso de Caída de Drones Ligeros y Pequeños
Autores: Zhang, Yongjie; Huang, Yingjie; Li, Zhiwen; Liang, Ke; Cao, Kang; Guo, Yazhou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Una Estrategia de Modelado FE Simplificada para el Análisis de Simulación del Proceso de Caída de Drones Ligeros y Pequeños
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Precisión numérica
Simulación de procesos de caída
Respuesta a colisiones
Drones
Método de modelado por elementos finitos
Método simplificado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La precisión numérica de la simulación del proceso de caída y la respuesta a colisiones para drones está determinada principalmente por el método de modelado por elementos finitos y el método simplificado de la estructura del fuselaje del dron. Para drones ligeros y pequeños que exhiben diversas formas y configuraciones, materiales y estructuras mixtas, deformaciones y comportamientos de destrucción complejos, el desarrollo de un método de modelado simplificado de alta precisión que sea razonable y fácilmente alcanzable, asegurando la precisión del cálculo y ahorrando costos de cálculo, ha suscitado una creciente preocupación en la simulación de dinámicas de impacto. En el presente estudio, se analizaron los métodos de modelado a tamaño completo y los métodos de modelado simplificado específicos para diferentes componentes de un dron ligero y pequeño relativamente popular en un entorno de software LS-DYNA. Primero, se construyó un modelo de alta precisión a tamaño completo del dron, y se verificó la precisión del modelo realizando pruebas de caída a nivel de componente así como a nivel de máquina completa. Posteriormente, basándose en el modelo de alta precisión a tamaño completo, se clasificaron las características de propiedad de los principales componentes del dron ligero y pequeño y sus métodos de simplificación comunes, se desarrollaron una serie de métodos de modelado simplificado para diferentes componentes, se construyeron varios modelos simplificados individuales y modelos simplificados combinados, y se propuso un método para evaluar el error de cálculo de la carga de impacto máxima en los modelos simplificados. Por último, al comparar y analizar la precisión de cálculo de varios modelos simplificados, se formuló la estrategia de modelado simplificado de alta precisión y se propusieron sugerencias para la simulación de dinámicas de impacto del dron ligero y pequeño en caída. Dada el análisis de la escala de cálculo y el tiempo de solución del modelo simplificado, el método de modelado simplificado de alta precisión desarrollado aquí es capaz de reducir notablemente la dificultad de modelado, la escala de solución y el tiempo de cálculo, asegurando al mismo tiempo la precisión del cálculo. Además, muestra aplicaciones prometedoras en varios campos (por ejemplo, diseño de estructuras, análisis de resistencia y simulación del proceso de impacto del dron).
Descripción
La precisión numérica de la simulación del proceso de caída y la respuesta a colisiones para drones está determinada principalmente por el método de modelado por elementos finitos y el método simplificado de la estructura del fuselaje del dron. Para drones ligeros y pequeños que exhiben diversas formas y configuraciones, materiales y estructuras mixtas, deformaciones y comportamientos de destrucción complejos, el desarrollo de un método de modelado simplificado de alta precisión que sea razonable y fácilmente alcanzable, asegurando la precisión del cálculo y ahorrando costos de cálculo, ha suscitado una creciente preocupación en la simulación de dinámicas de impacto. En el presente estudio, se analizaron los métodos de modelado a tamaño completo y los métodos de modelado simplificado específicos para diferentes componentes de un dron ligero y pequeño relativamente popular en un entorno de software LS-DYNA. Primero, se construyó un modelo de alta precisión a tamaño completo del dron, y se verificó la precisión del modelo realizando pruebas de caída a nivel de componente así como a nivel de máquina completa. Posteriormente, basándose en el modelo de alta precisión a tamaño completo, se clasificaron las características de propiedad de los principales componentes del dron ligero y pequeño y sus métodos de simplificación comunes, se desarrollaron una serie de métodos de modelado simplificado para diferentes componentes, se construyeron varios modelos simplificados individuales y modelos simplificados combinados, y se propuso un método para evaluar el error de cálculo de la carga de impacto máxima en los modelos simplificados. Por último, al comparar y analizar la precisión de cálculo de varios modelos simplificados, se formuló la estrategia de modelado simplificado de alta precisión y se propusieron sugerencias para la simulación de dinámicas de impacto del dron ligero y pequeño en caída. Dada el análisis de la escala de cálculo y el tiempo de solución del modelo simplificado, el método de modelado simplificado de alta precisión desarrollado aquí es capaz de reducir notablemente la dificultad de modelado, la escala de solución y el tiempo de cálculo, asegurando al mismo tiempo la precisión del cálculo. Además, muestra aplicaciones prometedoras en varios campos (por ejemplo, diseño de estructuras, análisis de resistencia y simulación del proceso de impacto del dron).