学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

飞机起落架关键零件强度分析及结构优化

作　者: 姚光生
导　师: 马贵春；马世成
学　校: 中北大学
专　业: 航天工程
关键词: 起落架 撑杆 刹车拉杆 强度分析 结构优化
分类号: V226
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 10次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


飞机起落架是飞机起降的关键受力件，它不仅承受飞机起降时的载荷，还要完成飞机的滑跑和转向，所以起落架对飞机来说至关重要，要保障飞机的起降安全就要保障起落架的受力性能和使用寿命。随着飞机性能的提高，对起落架的设计也提出了更高的要求，不仅要求强度足够与受力合理，更要尽量做到轻量化。本文针对运八飞机主起落架关键零件撑杆和上刹车拉杆展开研究，在进行强度分析后，得出安全裕度比较大，所以为了发挥材料的潜能和达到轻量化设计的目的，对两者进行了结构优化，使零件在满足使用要求的情况下，重量有所减小，受力性能有所改善。本文用两种方法分别对起落架撑杆和上刹车拉杆进行了强度分析和结构优化，针对起落架撑杆用了Matlab软件，通过对撑杆截面设计尺寸进行函数约束，在满足强度的同时优化了撑杆的截面尺寸，然后用ANSYS有限元软件对优化后的结构进行了强度校核，最终确定了撑杆优化截面的尺寸，截面积由原来的1800mm2变为1085mm2，质量比原来减小了39.7%。对起落架上刹车拉杆的强度分析和结构优化则利用了CATIA软件的建模功能和ANSYS Workbench软件的拓扑优化功能，在CATIA软件中建立刹车拉杆的三维模型，通过导入ANSYS Workbench软件中来进行施加载荷和强度分析，在拉杆安全系数较大的情况下对其进行了去除材料的拓扑优化，首先对拉杆去除50%的材料进行试算，结果强度严重削弱，不满足使用要求，然后减少去除材料的比例再进行优化，得出去除材料的比例与拉杆强度之间的关系曲线，通过分析曲线最终确定去除材料的比例为20%；拓扑优化后，利用CATIA软件进行精确建模，再次导入ANSYS Workbench软件中进行强度校核，最终确定优化后的截面尺寸，拉杆的截面积由原来的1785mm2变为1455mm2，质量比原来减少了18.6%，在满足使用条件的情况下，达到了轻量化设计的目的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 工程背景与研究意义  10-11
  1.3 起落架的结构和特点  11
  1.4 国内外发展现状  11-13
    1.4.1 国外研究动态  11-12
    1.4.2 国内研究动态  12-13
  1.5 研究内容和研究方法  13-14
    1.5.1 研究内容  13-14
    1.5.2 研究方法  14
  1.6 本章小结  14-15
第二章 有限元方法介绍  15-23
  2.1 有限元基本思想  15
  2.2 应用有限元分析问题的优点  15-16
  2.3 有限元法的发展趋势  16-17
  2.4 有限元的分析步骤  17-19
  2.5 弹性连续体的离散化  19
  2.6 插值模式的选择  19-22
    2.6.1 单元的力学特性分析  20-21
    2.6.2 利用单元方程得到总的平衡方程组  21-22
    2.6.3 约束处理，求总刚度方程与计算单元的应力  22
  2.7 本章小结  22-23
第三章 飞机起落架撑杆的结构优化及强度分析  23-33
  3.1 撑杆建模软件的选择  23
  3.2 ANSYS 软件介绍  23-24
  3.3 ANSYS 软件进行结构分析的基本步骤  24
  3.4 撑杆简介  24-25
  3.5 撑杆的简化  25-26
  3.6 撑杆的三维建模与强度分析  26-28
    3.6.1 撑杆的三维建模  26
    3.6.2 撑杆有限元模型的生成  26-27
    3.6.3 撑杆的强度分析  27-28
  3.7 撑杆截面的优化与强度分析  28-32
    3.7.1 翼板宽厚比、腹板高厚比的确定  28-29
    3.7.2 截面优化参量  29-30
    3.7.3 截面优化参数的确定  30-31
    3.7.4 优化后撑杆的强度分析  31-32
  3.8 本章小结  32-33
第四章 起落架上刹车拉杆有限元模型的建立  33-40
  4.1 刹车拉杆的尺寸与三维建模  33
  4.2 利用 CATIA 软件建立拉杆的三维模型  33-34
  4.3 拉杆截面尺寸的各种优化参数  34-35
  4.4 拉杆的网格划分与材料属性  35
  4.5 刹车拉杆网格划分的形式与原则  35-37
  4.6 上刹车拉杆的网格划分  37-39
  4.7 本章小结  39-40
第五章 刹车拉杆的强度分析与结构优化  40-55
  5.1 弹性力学基本方程  40-42
    5.1.1 弹性力学的基本量  40-41
    5.1.2 位移与应变的关系—几何方程  41
    5.1.3 应力与应变的关系—物理方程  41-42
  5.2 上刹车拉杆的加载与强度分析  42-43
  5.3 结构优化简介  43-45
    5.3.1 结构优化的特点与应用  44-45
    5.3.2 结构优化的数学模型  45
  5.4 优化设计分类  45-47
    5.4.1 拓扑优化设计  45-46
    5.4.2 形状优化设计  46-47
  5.5 刹车拉杆优化前的分析  47
  5.6 刹车拉杆的拓扑优化  47-50
    5.6.1 依据优化结果重新建模  48-49
    5.6.2 拉杆优化后的有限元模型  49
    5.6.3 优化后模型的应力分析  49-50
  5.7 拉杆拓扑优化与强度的关系  50-51
  5.8 上刹车拉杆的最终优化  51-54
    5.8.1 去除 20%材料的拓扑优化  51-52
    5.8.2 参照优化效果图重新建模  52
    5.8.3 优化模型的强度校核  52-54
  5.9 本章小结  54-55
第六章 总结与展望  55-57
  6.1 全文总结  55-56
  6.2 展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  60-61
致谢  61-62

相似论文

  1. 常温低温组合密封结构的有限元分析与优化设计,TH136
  2. 基于非点源污染控制的土地利用优化途径研究,X24
  3. 拖拉机驾驶室的有限元分析及优化设计,S219.02
  4. 化工建设公司人力资源管理研究,F426.7
  5. 喷气织机主喷嘴的局部结构优化及喷射性能分析,TS103.337.1
  6. SZL1000/300型液压支架寿命试验台的研制,TD355.4
  7. 煤炭洗选产品结构优化研究,TD94
  8. 高效节能氮化热处理炉关键技术的研究,TG155.1
  9. 城乡统筹背景下重庆市农业产业结构优化研究,F327
  10. 某舰炮转弹机非线性结构动力学分析及优化设计,TJ391
  11. 齿轮式脉动无级变速器改进与结构优化设计,TH132.46
  12. 基于系统论的县域旅游地空间结构及优化研究,F592.7
  13. 我国资本市场发展对产业结构优化作用的实证研究,F121.3;F224
  14. 单通道滚筒干燥机的强度分析及参数优化,TK173
  15. 打散回转干燥机主要结构强度分析,TK173
  16. 聊城市地方财政支出结构优化研究,F812.45
  17. 登陆艇艇体加长问题的分析与研究,U662
  18. 齐鲁银行网上银行产品结构优化与营销策略,F832.2
  19. 某重型车驱动桥壳的静动态特性分析与评价,U463.218.5
  20. 河北崇礼滑雪旅游产业结构优化对策研究,G863.1
  21. 分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的结构优化,TQ051.8

中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 飞机构造与设计 > 起落装置
© 2012 www.xueweilunwen.com