飞机起落架静强度虚拟试验技术研究

论文摘要

在飞机起落架的研制过程中,静强度试验是必不可少的,更是确定起落架能否装机的前提条件之一。在传统的起落架研制中,一般采用物理静强度试验来验证起落架静强度的承载能力。物理试验虽然准确可信,但是也存在着一些缺点和不足:其一,物理试验耗资巨大,且需要专门的试验场地、设施和工装夹具等;其二,试验周期较长,必须在生产出样件之后才能进行试验,从本质上属于串行工作模式,效率低下;其三,在试验结果不理想的情况下,改进产品重新试验费时费力费钱。以上问题对于起落架研制过程中所需的经费和研制周期都是非常不利的。早期,在理论计算方面多采用理论力学、结构力学和材料力学等学科的专业知识对起落架的静强度进行校核。这些理论方法对于实际工程问题的简化比较大,无法替代静强度物理试验。然而随着计算机技术和有限元分析技术的飞速发展,一些通用有限元分析软件,如PATRAN/NASTRAN,已被航空工业厂所普遍采用,以校核飞机起落架部件或整体的静强度承载能力。近些年来,多体系统动力学学科的兴起和虚拟现实技术的飞速发展,为虚拟试验技术的发展奠定了良好的基础。本文基于典型CAD/CAM软件CATIA、有限元分析软件PATRAN/NASTRAN和多体系统动力学仿真软件ADAMS,对飞机起落架静强度虚拟试验技术进行了探索性研究。在本文中,首先基于CATIA建立飞机起落架几何主模型,然后把模型通过SimDesigner导入ADAMS得到多体刚性模型,再把五个部件由PATRAN/NASTRAN生成MNF文件导入ADAMS,最终建立用于飞机起落架静强度虚拟试验的刚-柔混合样机模型。并进一步对该刚-柔混合样机模型进行了飞机起落架静强度虚拟试验。虚拟试验表明,试验结果与飞机起落架物理静强度试验结果有较好的一致性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 MSC.ADAMS/Flex计算历史发展及背景
• 1.2.2 刚-柔耦合数学方程和力学方程的研究现状
• 1.2.3 虚拟数字化技术的发展现状
• 1.3 刚-柔耦合模型仿真分析流程图
• 第二章 刚-柔耦合分析基本理论
• 2.1 柔性体运动学方程
• 2.2 柔性体超单元算法原理
• 2.3 刚-柔耦合多体系统动力学基础
• 2.4 小结
• 第三章 利用CATIA几何模型在ADAMS中创建虚拟样机模型
• 3.1 基于CATIA几何模型的建立
• 3.1.1 零件建模
• 3.1.2 装配
• 3.2 基于ADAMS的起落架虚拟样机
• 3.2.1 Sim Designer 简介
• 3.3 CATIA模型导入ADAMS生成刚性样机模型
• 3.3.1 模型导入SimDesigner并添加约束
• 3.4 小结
• 第四章 起落架部件的有限元分析
• 4.1 支柱（外筒）有限元分析
• 4.2 活塞杆的有限元分析
• 4.3 轮轴的有限元分析
• 4.4 斜支撑有限元分析
• 4.5 防扭臂的有限元分析
• 4.5.1 上防扭臂有限元分析
• 4.5.2 下防扭臂有限元分析
• 4.6 小结
• 第五章 基于ADAMS的刚-柔混合样机模型
• 5.1 使用MSC.ADAMS/AutoFlex创建柔性体的基本步骤
• 5.2 刚-柔混合模型的创建
• 5.2.1 ADAMS/AutoFlex模块中对MNF文件的导入
• 5.2.2 对柔性部件添加相应约束
• 5.3 小结
• 第六章 起落架强度试验及仿真分析
• 6.1 虚拟静强度试验大纲
• 6.1.1 虚拟静强度试验的目的和要求
• 6.1.2 虚拟静强度试验件及约束方式
• 6.1.3 加载模型
• 6.2 试验数据结果统计
• 6.3 仿真分析结果数据
• 6.3.1 工况 SC2QZ73
• 6.3.2 工况 SC2QZ60
• 6.3.3 工况 ST2QZ73
• 6.3.4 工况 ST2QZ60
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要工作
• 7.2 后续研究工作及其展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研课题
• 发表的学术论文
• 参与的科研课题