飞机起落架关键部位疲劳寿命仿真及其预测系统开发

发布时间：2017-05-13 11:08

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【摘要】： 起落架是飞机安全飞行的关键部件,是用于飞机起飞、着落、地面滑行和停放的重要支持系统,是飞机的主要受力构件。据统计,由于起落架结构引起的和与起落架相关的事故大约占飞机结构事故的三分之二以上。起落架在交变载荷作用下,其失效形式主要表现为疲劳破坏。飞机起落架正朝着长寿命、高可靠性和低维修成本的方向发展,因此开展飞机起落架的疲劳研究具有十分重要的现实意义。 本文的主要工作和取得的成果如下: 1.以某型飞机前起落架为例,利用三维造型软件Pro/E建立了一个工程上分析起落架疲劳寿命的模型。针对起落架结构特点,利用有限元分析软件MSC.Patran对起落架进行有限元建模并进行应力场仿真,确定了可能发生破坏的应力集中部位,包括左右耳片、前撑杆以及防扭臂连接处。 2.按照虚拟疲劳分析的步骤,在起落架应力场仿真的基础上,利用MSC.Fatigue对其进行全寿命疲劳分析和应变疲劳分析,得出了该起落架的疲劳寿命和危险部位,结果表明:起落架疲劳寿命满足设计要求,前撑杆尺寸可进一步优化。 3.在满足前撑杆功用的情况下,综合应用MSC.Adams、MSC.Patran和MSC.Fatigue对前撑杆截面尺寸进行优化分析,得出在给定截面面积的条件下,稳定性最好的前撑杆截面尺寸。优化后的结果相对于原始模型减重了16.1%。 4.基于BP神经网络建立了前撑杆疲劳寿命预测模型,对前撑杆的结果应力水平和疲劳寿命进行了预测,并与仿真结果进行对比,取得了较好的预测效果。
【关键词】：起落架 疲劳寿命 有限元 BP神经网络 寿命预测
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：V226
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 工程背景及项目来源12
• 1.2 起落架简介12-15
• 1.2.1 起落架系统简介12-14
• 1.2.2 起落架发展概述14-15
• 1.2.3 起落架的基本功能15
• 1.3 起落架结构疲劳设计思想15-17
• 1.3.1 无限寿命设计15
• 1.3.2 安全寿命设计15-16
• 1.3.3 损伤容限设计16
• 1.3.4 耐久性设计16-17
• 1.4 国内外研究历史和现状17-19
• 1.5 本文的研究内容19-20
• 第二章 基于有限单元法的起落架静力分析20-30
• 2.1 有限元理论及软件介绍20-24
• 2.1.1 有限元的基本概念及原理20-22
• 2.1.2 有限元法的软件实现22-24
• 2.2 起落架有限元模型的建立24-26
• 2.2.1 起落架几何模型的建立24-25
• 2.2.2 起落架有限元模型的前处理25-26
• 2.3 起落架静力分析26-29
• 2.3.1 载荷的施加及工况的确定26-27
• 2.3.2 材料参数及边界条件的设定27
• 2.3.3 静力分析结果27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 起落架疲劳寿命仿真30-42
• 3.1 疲劳概述30-34
• 3.1.1 疲劳的定义30
• 3.1.2 疲劳破坏的特征30-31
• 3.1.3 疲劳的分类31
• 3.1.4 疲劳术语31-32
• 3.1.5 影响疲劳寿命的主要因素32-34
• 3.2 疲劳寿命分析方法34
• 3.2.1 全寿命分析34
• 3.2.2 应变疲劳分析34
• 3.2.3 裂纹扩展分析34
• 3.3 起落架疲劳寿命分析34-41
• 3.3.1 MSC.Fatigue 简介34-35
• 3.3.2 MSC.Fatigue 计算流程35-36
• 3.3.3 起落架全寿命疲劳分析36-39
• 3.3.4 起落架应变疲劳分析39-40
• 3.3.5 疲劳寿命分析结果讨论40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 起落架前撑杆尺寸优化42-52
• 4.1 起落架传力分析42-44
• 4.1.1 力学基本公式42
• 4.1.2 起落架动力学仿真计算42-44
• 4.2 前撑杆截面尺寸的设计优化44-49
• 4.2.1 正交实验设计44-47
• 4.2.2 翼板宽厚比、腹板高厚比的确定47-48
• 4.2.3 截面优化参量计算48-49
• 4.3 前撑杆有限元分析49-51
• 4.3.1 前撑杆强度分析结果50
• 4.3.2 前撑杆疲劳寿命分析结果50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 起落架前撑杆疲劳寿命预测系统开发52-62
• 5.1 BP 神经网络概述52-54
• 5.1.1 BP 神经网络模型52-53
• 5.1.2 BP 算法53-54
• 5.2 神经网络模型的建立54-55
• 5.2.1 建立神经网络模型具体步骤54-55
• 5.2.2 建立网络模型55
• 5.3 系统开发55-58
• 5.3.1 软件开发环境的选择56
• 5.3.2 软件设计过程56
• 5.3.3 界面的实现56-58
• 5.4 算例分析58-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 贺谦;;基于全尺寸飞机的前起落架最大回弹载荷静力试验研究[J];强度与环境;2012年05期

2 张敏;黎向锋;左敦稳;缪宏;;基于主成分分析的BP神经网络内螺纹冷挤压成形质量预测[J];中国机械工程;2012年01期

3 代伟;易幼平;李蓬川;陈春;;300M超高强钢起落架外筒模锻件锤锻工艺[J];宇航材料工艺;2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 朱伟;某型飞机起落架的收放与转弯机构可靠性研究[D];中南大学;2011年

2 陈滨琦;某型机起落架舱抗疲劳分析及细节优化[D];南京航空航天大学;2010年

3 赵正;复合螺旋管弹性联轴器强度寿命分析与结构改进[D];南京航空航天大学;2011年

4 黄承福;柴油机缸盖—机体的热与机械应力耦合计算研究[D];华中科技大学;2012年

5 李博成;Lamb波结构损伤识别中信号处理与采集的研究与实验[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：362395