芻議飛機起落架結(jié)構件件強度分析及結(jié)構優(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)構件件強度分析及結(jié)構優(yōu)化，在此基礎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)構優(yōu)化處理，希望能夠?qū)︼w機起落架結(jié)構件設計起到參考性價值。

【關鍵詞】飛機起落架;結(jié)構件;強度分析;結(jié)構優(yōu)化

文本主要是起落架結(jié)構件進行分析研究，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，滿足安全性設計要求。需要對飛機起落架結(jié)構件進行優(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，之后將模型導入后者軟件當中施加載荷，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，需要將其導入到ANSYS Wokebench軟件當中校核強度，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計要求。

1.飛機起落架的結(jié)構和特點

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，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)，該軟件能夠全面應用在較高設計要求的建模當中。因此廣泛應用在汽車制作，臨床領域和航天領域。

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入ANSYS Wokebench軟件當中，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)構優(yōu)化

3.1彈性力學基本方程

彈性體是彈性力學主要的研究對象，主要是對彈性體在外力作用之下變形與應力之間的關系的研究。為了處理彈性體的力學問題，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，這就說明彈性力學與有限元之間存在較大的關聯(lián)性。以此在推導有限元時需要借助于彈性力學的相關知識。因此需要明確彈性力學的基本方程。

（1）位移和應變的關系——幾何方程：如果物體存在較小的位移和變形情況，因此可以將位移導數(shù)的高次冪忽略不計。（2）應變與應力的關系——物理方程：在彈性力學當中，本構方程主要表示應變和應力之間的關系，主要是建立在彈性體的假設之上。

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入到ANSYS Wokebench軟件當中，在上文當中已經(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)構優(yōu)化主要是隨著計算機技術的發(fā)展而發(fā)展的，計算機技術的優(yōu)化原理逐漸發(fā)展。已經(jīng)能夠廣泛應用在較多實際問題解決方面，能夠?qū)ζ溥M行優(yōu)化設計。借助于優(yōu)化算法和計算機技術，能夠使人們在預設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)構件件強度分析及結(jié)構優(yōu)化，主要是闡述了飛機起落架支撐結(jié)構和耳環(huán)螺栓結(jié)構件，對以上結(jié)構件進行強度分析和結(jié)構優(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)構件的各個方式，僅供參考。

參考文獻：

[1]鄒仕軍.某型飛機起落架艙門與結(jié)構件的協(xié)調(diào)安裝技術[J].新技術新工藝，2017，11（08）：24-27.

[2]彭燕萍，李靜洪，宿馨文，等.無人機起落架電傳作動筒有限元分析及優(yōu)化設計[J].機械設計與制造工程，2016，45（06）：44-48.

[3]任旺，薛彩軍，趙蓉.基于邊緣射流的起落架氣動噪聲控制研究[J].航空工程進展，2016，17（01）：78-86.

（作者單位：95937部隊）