飞机前起落架结构细节耐久性设计

论文摘要

飞机起落架结构设计的核心问题也由最初的静强度与刚度设计发展到如何实现长寿命、高可靠性与低维修成本,由此引入了起落架疲劳强度和耐久性设计的概念。本文主要对运八某型机前起落架进行耐久性经济寿命分析和耐久性设计/改进,为以后研究复杂机构的结构细节提供了一个切实可行的途径。首先分析起落架的静力学特性,得出了最可能发生破坏的应力集中部位及其最大应力值;再进行耐久性分析,分析其耐久性经济寿命和经济性;最后对危险部位进行耐久性设计。静力分析首先在Patran里面直接建立模型,施加载荷,得出应力集中点;然后按照载荷谱中的最大工况应力进行加载,计算出危险部位的最大应力值,为耐久性分析作数值上的准备。耐久性经济寿命分析采用改进的裂纹萌生方法,此方法已经多次用于国内飞机结构的经济寿命评定中,所得结果可靠。得出运八某型机前起落架的首翻期为30000次起落,总经济寿命满足50000次起落的初步结论。最后依据耐久性设计原则,对起落架的危险部位进行耐久性设计,达到延长经济寿命的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 起落架疲劳问题国内外研究现状
• 1.3 本文的研究方法
• 1.4 本文的研究目的及内容
• 第二章 起落架疲劳试验载荷谱
• 2.1 坐标系与疲劳试验载荷谱
• 2.1.1 选取坐标系
• 2.1.2 疲劳试验载荷谱的编制原则
• 2.1.3 运八某型机飞机前起落架结构特性
• 2.1.4 运八某型机飞机前起落架疲劳试验载荷谱
• 2.1.5 二谱的比较
• 2.2 加载方案
• 2.3 起落架使用寿命的确定
• 2.3.1 关于中值寿命的验证
• 2.3.2 关于给定使用寿命期内的可靠性
• 2.3.3 运八某型机前起落架的寿命确定
• 2.4 小结
• 第三章 起落架模型的有限元分析
• 3.1 有限元分析基本原理
• 3.1.1 有限元分析的内容和作用
• 3.1.2 有限元分析的力学基础
• 3.1.3 有限元分析的基本力学方程
• 3.2 有限元的实现与建模
• 3.2.1 有限元分析的平台
• 3.2.2 有限元分析过程中的建模与典型操作
• 3.3 建立起落架有限元模型
• 3.3.1 确定坐标系
• 3.3.2 有限元模型的建立
• 3.4 有限元模型应力集中点分析
• 3.4.1 划分网格
• 3.4.2 施加多点约束
• 3.4.3 载荷以及边界条件的施加
• 3.4.4 定义起落架材料和属性
• 3.4.5 静力分析结果
• 3.5 模型最大应力的计算
• 3.6 小结
• 第四章 起落架耐久性经济寿命评估
• 4.1 耐久性分析准则概述
• 4.2 起落架经济性评估
• 4.2.1 经济性评估目的
• 4.2.2 评估的技术途径
• 4.3 疲劳裂纹萌生和短裂纹扩展特性
• 4.3.1 短裂纹特性
• 4.3.2 短裂纹门槛值
• 4.3.3 短裂纹的非扩展裂纹
• 4.3.4 短裂纹的扩展特性
• 4.4 改进的裂纹萌生方法介绍
• 4.4.1 p-S-N曲线
• 4.4.2 指定应力比下结构细节裂纹萌生p-S-N 曲线族
• 4.4.3 结构细节群各应力区p（i,t）-t 曲线的建立
• 4.4.4 结构损伤度评估及经济寿命预测
• 4.5 运八某型机前起落架耳片接头处耐久性分析
• 4.5.1 损伤度概述
• 4.5.2 耐久性分析对象与应力区划分
• 4.5.3 耳片结构损伤度评估
• 4.6 起落架经济寿命
• 4.6.1 经济寿命准则
• 4.6.2 可靠性要求
• 4.6.3 起落架经济寿命预测
• 4.6.4 修理后的经济寿命预测
• 4.6.5 耐久性评定结论
• 4.7 小结
• 第五章 起落架结构细节耐久性改进
• 5.1 引言
• 5.2 耐久性设计
• 5.2.1 耐久性设计是一个不断迭代的过程
• 5.2.2 耐久性设计是一个设计折中的过程
• 5.2.3 耐久性设计必须重视经验的作用
• 5.2.4 设计应力水平控制
• 5.2.5 耐久性设计的主要特征
• 5.2.6 耐久性设计的完整性
• 5.3 提高耐久性的基本方法
• 5.3.1 降低应力集中系数
• 5.3.2 避免或减少偏心
• 5.4 耳片接头耐久性细节设计
• 5.4.1 耳片接头疲劳裂纹形式
• 5.4.2 改善耳片耐久性的设计考虑
• 5.5 运八某型机起落架耳片改进
• 5.5.1 修改耳片模型
• 5.5.2 修改耳片与原耳片模型应力分布的比较
• 5.5.3 耳片改进设计中需要注意的问题
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要工作与贡献
• 6.2 后续研究工作及其展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文