| 【中文题名】 | 航空机轮轮毂应力场分析及安全使用寿命评估 |
| 【英文题名】 | The Analysis on the Stress Field of Aircraft Wheel Hub and the Evaluation on the Life Span of Safety Operation |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-1 |
| 【中关键词】 | 单幅板轮毂,Mooney-Rivlin超弹材料模型,三维接触,弹性疲劳损伤,疲劳寿命,线性累积损伤理论 |
| 【英关键词】 | unispoke-wheel,Mooney-Rivlin hyperelastic material model,three dimensional contact pairs,elastic fatigue damage,Fatigue Life,Llinear Cumulative Damage Theory, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>飞机构造与设计>起落装置>> |
| 【论文摘要】 |
航空机轮轮毂不是简单的板、壳组合，而是一个似壳非壳、似板非板的组合旋转体结构，且承受通过各向异性的弹性体轮胎传来的地面载荷和其他载荷。像机轮轮毂这样的结构和复杂的受力状态，采用经典的弹性理论推出基本方程式来求解应力分布几乎是不可能的；传统的力学使用了一系列有关构件变形状态或应力分布的假设，所得的解答也往往都是近似的。而借助计算机，应用有限元数值计算方法对机轮工作状态进行模拟却是一种行之有效的方法。因此，建立机轮的有限元模型对轮毂进行应力场分析具有重要的意义。
本文以修订《民用运输机机轮和刹车设计耐久性补充准则》提供背景资料为依托，针对LS-129机轮结构的特点，建立了无刹车无内胎机轮的全尺寸有限元分析模型。
本文通过通用有限元程序ANSYS模拟了机轮在实际工作中的各种边界条件和所承受的载荷，并根据轮胎在变形时具有几何非线性和不可压缩等特点将该部分各向异性的弹性材料考虑为各向同性的超弹性材料，计算出轮毂在各种工况下应力场的分布，并与实物电测试验结果作对比，获得了较准确的计算数据，初步验证了轮毂有限元模型的正确性。然后，本文引入了疲劳损伤演化方程，通过一些材料常数的确定，计算出轮毂材料在... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-9 |
|
1 绪论 |
9-13 |
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1.1 国内外航空机轮发展概况 |
9-11 |
|
1.1.1 国内外机轮制造技术的发展概况 |
9-10 |
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1.1.2 国内航空机轮的设计分析技术 |
10-11 |
|
1.2 课题的来源和背景 |
11 |
|
1.3 本文研究的目的和主要内容 |
11-13 |
|
2 航空机轮简介 |
13-20 |
|
2.1 概述 |
13 |
|
2.2 飞机起落架概述 |
13 |
|
2.2.1 起落架的结构与基本功能 |
13 |
|
2.2.2 起落架设计的原则与任务 |
13 |
|
2.3 机轮轮毂 |
13-16 |
|
2.3.1 轮毂的主要结构型式 |
13-15 |
|
2.3.2 轮毂材料 |
15-16 |
|
2.3.3 轮毂载荷、强度及寿命估计 |
16 |
|
2.4 机轮轮胎 |
16-20 |
|
2.4.1 轮胎的分类与规格 |
16-17 |
|
2.4.2 轮胎的结构和特性 |
17-18 |
|
2.4.3 轮胎的现状和发展 |
18-20 |
|
3 航空机轮轮毂模型的有限元分析 |
20-44 |
|
3.1 概述 |
20 |
|
3.2 本文有限元分析的特点 |
20-25 |
|
3.2.1 材料非线性 |
20-22 |
|
3.2.2 几何非线性 |
22-24 |
|
3.2.3 接触非线性 |
24-25 |
|
3.3 航空机轮模型尺寸及模型的简化原则 |
25-26 |
|
3.3.1 航空机轮模型尺寸 |
25-26 |
|
3.3.2 模型简化原则 |
26 |
|
3.4 模型材料特性及单元类型的选取 |
26-28 |
|
3.4.1 单幅板轮毂的材料模型 |
26-27 |
|
3.4.2 轮胎的材料模型 |
27-28 |
|
3.4.3 模型单元类型的选取 |
28 |
|
3.5 机轮有限元模型的建立 |
28-32 |
|
3.5.1 机轮几何模型的建立 |
28-30 |
|
3.5.2 机轮模型的网格划分 |
30-32 |
|
3.6 模型各种条件的模拟 |
32-33 |
|
3.6.1 载荷的模拟 |
32 |
|
3.6.2 边界条件的建立和接触类型的选取 |
32-33 |
|
3.7 机轮在各种工况下的有限元计算结果及分析 |
33-43 |
|
3.7.1 轮毂与轮胎在只受充气压力p作用时的Von Mises应力应变云图及结果分析 |
33-36 |
|
3.7.2 轮毂与轮胎在受到充气压力p与地面径向载荷p(0°方向)联合作用时的Von Mises应力应变云图及结果分析 |
36-43 |
|
3.8 本章小结 |
43-44 |
|
4 机轮轮毂模型的有限元计算结果与试验结果对比 |
44-64 |
|
4.1 前言 |
44 |
|
4.2 机轮轮毂应力—应变测试试验 |
44-47 |
|
4.2.1 试验目的及内容 |
44 |
|
4.2.2 试验设备及布片方案 |
44-46 |
|
4.2.3 试验工况 |
46-47 |
|
4.3 试验数据的选用及分析 |
47-50 |
|
4.3.1 试验数据的选用 |
47-49 |
|
4.3.2 试验数据分析 |
49-50 |
|
4.4 模型有限元计算结果与试验结果对比 |
50-62 |
|
4.4.1 有限元计算结果 |
50-55 |
|
4.4.2 有限元计算结果与试验结果的对比 |
55-62 |
|
4.5 本章小结 |
62-64 |
|
5 机轮轮毂疲劳寿命分析 |
64-75 |
|
5.1 概述 |
64 |
|
5.2 疲劳概述 |
64-66 |
|
5.2.1 飞行器结构疲劳设计的发展 |
64-65 |
|
5.2.2 疲劳分类 |
65-66 |
|
5.3 疲劳损伤演化方程 |
66-68 |
|
5.3.1 损伤的定义 |
66-67 |
|
5.3.2 基本假设 |
67 |
|
5.3.3 弹性疲劳损伤方程 |
67-68 |
|
5.4 机轮轮毂弹性疲劳损伤分析计算 |
68-72 |
|
5.4.1 轮毂的材料性能 |
68-69 |
|
5.4.2 机轮的疲劳载荷 |
69 |
|
5.4.3 机轮轮毂的断裂信息 |
69-70 |
|
5.4.4 材料的疲劳曲线(P-S-N曲线) |
70 |
|
5.4.5 材料常数的确定 |
70-71 |
|
5.4.6 弹性疲劳损伤分析计算 |
71-72 |
|
5.5 机轮轮毂疲劳寿命评估 |
72-74 |
|
5.5.1 机轮轮毂疲劳设计准则 |
72-73 |
|
5.5.2 机轮轮毂疲劳设计步骤 |
73 |
|
5.5.3 利用Miner理论计算轮毂疲劳寿命 |
73-74 |
|
5.6 本章小结 |
74-75 |
|
6 结论与展望 |
75-77 |
|
6.1 结论 |
75-76 |
|
6.2 展望 |
76-77 |
|
致谢 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-80 |
|
附录 研究生期间发表的论文 |
80 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.97177 |
