芻議飛機起落架結(jié)構(gòu)件件強度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

劉坤　宋龍　趙帥

摘 要：飛機起落架對飛機來說具有重要性作用。為了確保飛機的安全起降，需要全面加強研究起落架的使用期限和受力性能等，需要保證其強度的基礎(chǔ)之上不斷提高起落架的可靠性。本文主要是探討分析飛機起落架結(jié)構(gòu)件件強度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在此基礎(chǔ)之上主要是通過兩種方式對起落架主體和可折撐桿進行強度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化處理，希望能夠?qū)︼w機起落架結(jié)構(gòu)件設(shè)計起到參考性價值。

關(guān)鍵詞：飛機起落架;結(jié)構(gòu)件;強度分析;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

文本主要是起落架結(jié)構(gòu)件進行分析研究，特別表現(xiàn)在起落架主體和上下可折撐桿。在分析強度之后，獲得較大的安全裕度，為了使材料潛能全面發(fā)揮，滿足安全性設(shè)計要求。需要對飛機起落架結(jié)構(gòu)件進行優(yōu)化，使其在符合各項標準要求之下能夠提高使用可靠性，改善受力性能。此次研究主要是通過CATTA軟件的建模功能和ANSYS Wokebench的拓撲優(yōu)化功能對飛機起落架主體和可折撐桿強度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。前者主要是建立起落架主體立體模型，之后將模型導(dǎo)入后者軟件當(dāng)中施加載荷，之后再進行強度分析。如果起落架工作存在一定的安全隱患，則需要容易出問題的部位或部件處進行強化。將改進的部位或部件再進行計算，分析強度，直到確?？煽啃院螅ＷC不會發(fā)生同類安全隱患。在確定新品之后，需要將其導(dǎo)入到ANSYS Wokebench軟件當(dāng)中校核強度，在確定優(yōu)化截面尺寸之后，能夠使飛機起落架滿足安全性的設(shè)計要求。

1.飛機起落架的結(jié)構(gòu)和特點

由于飛機起落架使用條件受到限制，因此存在一定的安全隱患問題，飛機起落架常常出現(xiàn)裂紋、變形等情況，導(dǎo)致出現(xiàn)較多的飛行事故。根據(jù)飛機起落架的特點，需要加強飛機起落架的一些薄弱部件結(jié)構(gòu)，這樣能夠使其合理受力。在不降低質(zhì)量情況下增加強度，這樣也能夠提升飛機起落架的工作的安全性。

2.飛機起落架上下可折撐桿的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強度分析

2.1 選擇撐桿建模軟件

在對飛機起落架上下可折撐桿進行建模時可以通過CATIA軟件實現(xiàn)，該軟件能夠全面應(yīng)用在較高設(shè)計要求的建模當(dāng)中。因此廣泛應(yīng)用在汽車制作，臨床領(lǐng)域和航天領(lǐng)域。

由于此次研究的飛機起落架的撐桿都比較簡單，并且存在較少的曲面，因此需要借助于CATIA軟件建立立體模型。由于ANSYS軟件和CATIA軟件之間能夠共享數(shù)據(jù)，能夠使模型與真實零件之間的差異性不斷降低。

2.2 撐桿的立體建模和強度分析

（1）撐桿的三維建模：由于撐桿的三維建模對于優(yōu)化期間的數(shù)學(xué)模型來說具有較大的難度。由于撐桿的界面尺寸沿著長度方向沒有出現(xiàn)較大的改變。因此，可以使用撐桿截面尺寸在長度方向上不變的模型替換實際模型。

（2）撐桿強度分析：撐桿的實際受力情況需要導(dǎo)入ANSYS Wokebench軟件當(dāng)中，之后通過坐標系能夠看出。其受力情況只能在X軸方向進行移動，將Y軸和Z軸進行固定。之后需要將耳子內(nèi)孔表面的方向進行固定，確保其不會出現(xiàn)移動情況。

3.上撐桿與動作筒連接的耳環(huán)螺栓的強度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 彈性力學(xué)基本方程

彈性體是彈性力學(xué)主要的研究對象，主要是對彈性體在外力作用之下變形與應(yīng)力之間的關(guān)系的研究。為了處理彈性體的力學(xué)問題，得到的結(jié)果是解析解，采用有限元得出的結(jié)果是數(shù)值解，這就說明彈性力學(xué)與有限元之間存在較大的關(guān)聯(lián)性。以此在推導(dǎo)有限元時需要借助于彈性力學(xué)的相關(guān)知識。因此需要明確彈性力學(xué)的基本方程。

（1）位移和應(yīng)變的關(guān)系——幾何方程：如果物體存在較小的位移和變形情況，因此可以將位移導(dǎo)數(shù)的高次冪忽略不計。（2）應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系——物理方程：在彈性力學(xué)當(dāng)中，本構(gòu)方程主要表示應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系，主要是建立在彈性體的假設(shè)之上。

3.2 上撐桿與動作筒連接的耳環(huán)螺栓的加載和強度分析

首先需要在CATIA軟件對飛機起落架上撐桿與動作筒連接的耳環(huán)螺栓建立立體模型，之后需要將此模型導(dǎo)入到ANSYS Wokebench軟件當(dāng)中，在上文當(dāng)中已經(jīng)分析到。需要劃分自由網(wǎng)格，之后需要分為若干節(jié)點和單元。

按照模型的桿件的受力情況和三維坐標進行分析：桿件在X軸產(chǎn)生的力矩和在Y軸和Z軸產(chǎn)生力矩。需要約束拉桿一端內(nèi)孔的3個坐標，需要約束另一端的兩個坐標。使其只能在X軸上進行移動。需要在產(chǎn)生位移一端的內(nèi)孔表面施加應(yīng)力，這樣由于耳環(huán)螺栓的工作環(huán)境使其受到各個不同角度的壓力。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，計算機技術(shù)的優(yōu)化原理逐漸發(fā)展。已經(jīng)能夠廣泛應(yīng)用在較多實際問題解決方面，能夠?qū)ζ溥M行優(yōu)化設(shè)計。借助于優(yōu)化算法和計算機技術(shù)，能夠使人們在預(yù)設(shè)條件下獲得最適宜的優(yōu)化方案，這樣能夠在較大程度上降低時間成本，不斷加強工作效率。此次研究主要是通過ANSYS Wokebench軟件對耳環(huán)螺栓的結(jié)構(gòu)進行分析，在優(yōu)化之后不僅能夠提高材料可靠性，還能夠從根本上增強起落架工作的安全性，并且在優(yōu)化其他部件時提供參考性價值。

4.結(jié)束語

綜上所述，此次研究主要是探討分析了飛機起落架結(jié)構(gòu)件件強度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要是闡述了飛機起落架支撐結(jié)構(gòu)和耳環(huán)螺栓結(jié)構(gòu)件，對以上結(jié)構(gòu)件進行強度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要是借助于ANSYS軟件，CATIA軟件，ANSYS Wokebench軟件等對其進行建模處理，之后按照以上軟件的各項功能分析優(yōu)化飛機起落架結(jié)構(gòu)件的各個方式，僅供參考。

參考文獻

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