TrueGrid火工冲击仿真：航天器分离螺母冲击环境数值分析案例

一、研究背景

火工分离装置是航天器完成连接与释放、切割与破碎等动作的关键部件，在分离过程中会产生高量级、宽频带、短时间的复杂爆炸冲击环境，可能对航天器电子仪器、脆性材料造成损伤。

二、火工分离螺母简介

火工分离螺母用于卫星与运载火箭上面级的连接，工作原理包括解锁前承受飞行载荷、火工激励产生冲击载荷、解锁剪切切断、螺母释放卫星与火箭分离。火工冲击特点：高频分量丰富（可达10kHz以上）、峰值加速度高（可达数千g）、作用时间短（毫秒量级）。

三、TrueGrid-LS-DYNA联合仿真

采用LS-DYNA非线性有限元程序：Lagrange算法描述结构变形，Euler/ALE算法处理爆炸产物流动，流固耦合描述爆炸产物与结构的相互作用。应用TrueGrid生成高质量六面体网格。

四、仿真结果分析

数值模拟再现应力波在结构中的传播过程，分析加速度响应（关键测点的加速度时程）、界面载荷（星箭界面的实际载荷）、时序验证（解锁时序的正确性）。

五、结论

数值仿真为航天器火工冲击环境防护设计提供真实的输入条件，可缩短设计周期，提高分离方案有效性。