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飞机起落架着陆的多体系统动力学建模与仿真

作　者: 娄锐
导　师: 陈建平
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 小车式起落架着陆多体系统动力学 ADAMS 柔性机翼有限单元法 ANSYS
分类号: V226
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 193次
引　用: 5次
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内容摘要

随着计算机技术、多体系统动力学建模和求解技术的发展,出现了以ADAMS为代表的虚拟样机仿真软件,使动力学分析和求解变得简单。此项技术在飞机起落架的设计中得到了越来越广泛的应用,本论文的主要工作是应用ADAMS进行起落架着陆动力学建模仿真分析。论文在分析小车式起落架结构、运动和受力特点的基础上,基于计算多体系统动力学理论,以ADAMS为软件平台,建立了小车式起落架着陆动力学仿真参数化模型,对小车式起落架着陆动力学性能进行仿真研究,仿真结果和实验结果有较好的吻合性,表明文中的建模与仿真方法是正确的。为了研究机翼柔性对起落架着陆动态性能的影响,文中采用Jourdain速度变分原理和有限单元法推导出柔性机翼与刚性机身耦合动力学微分方程,进一步考虑起落架缓冲系统的作用,得出考虑机翼柔性的起落架着陆动力学模型,在此基础上应用ANSYS软件建立柔性机翼的模态中性文件,导入ADAMS,进行柔性机翼的起落架着陆动力学仿真,并与不考虑机翼柔性的情形进行对比,获得了一些对现代大型飞机具有工程参考价值的重要结论。论文还应用计算多体系统动力学理论和ADAMS建模分析技术建立了全机着陆的动力学仿真模型,通过对对称着陆和非对称着陆两种情形的仿真计算,得出全机着陆时的起落架动态性能,并对非对称着陆对起落架动力学性能的影响进行了较为深入的研究,所得结论对工程实际问题具有一定的参考价值。本文最后应用ADAMS的二次开发功能,开发了界面友好的起落架着陆动力学仿真环境,便于用户使用,并为进一步的二次开发奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-15
  1.1 工程背景与研究意义  12-13
  1.2 起落架着陆动力学的研究进展  13
  1.3 论文的主要研究内容  13-15
第二章计算多体系统动力学和ADAMS 软件  15-20
  2.1 计算多体系统动力学  15-17
    2.1.1 计算多体系统动力学的发展  15-16
    2.1.2 计算多体系统动力学的基本概念  16
    2.1.3 计算多体系统动力学建模与求解  16-17
  2.2 ADAMS 软件  17-20
    2.2.1 软件概述  17
    2.2.2 ADAMS 中的建模元素  17-18
    2.2.3 虚拟样机设计过程  18-20
第三章小车式起落架着陆动力学建模与仿真  20-38
  3.1 小车式起落架  20-23
    3.1.1 起落架概述  20
    3.1.2 小车式起落架的结构  20-21
    3.1.3 油气式缓冲器典型构造  21
    3.1.4 油气式缓冲器的功量图  21-22
    3.1.5 轮胎的特性  22-23
    3.1.6 辅助缓冲器的特性  23
  3.2 小车式起落架受力  23-26
    3.2.1 主缓冲器的受力  23-25
    3.2.2 轮胎垂直载荷  25
    3.2.3 轮胎纵向载荷  25-26
  3.3 小车式起落架着陆拓扑结构  26-27
  3.4 小车式起落架着陆动力学建模与仿真  27-37
    3.4.1 设置建模环境  27
    3.4.2 建立设计变量和设计点  27-29
    3.4.3 施加载荷  29-31
    3.4.4 仿真模型的调试  31-32
    3.4.5 仿真结果与比较  32-35
    3.4.6 缓冲器主要参数对缓冲性能的影响分析  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章考虑机翼柔性的起落架着陆动力学建模与仿真  38-52
  4.1 应用有限单元法对机翼进行模态分析  39-41
    4.1.1 自由－自由平面梁的有限元模态分析  39-40
    4.1.2 应用ANSYS 生成柔性机翼模态中性文件  40-41
  4.2 单柔体动力学方程  41-42
  4.3 柔性机翼与刚性机身耦合动力学方程  42-45
  4.4 考虑机翼柔性的起落架着陆动力学方程  45-46
  4.5 考虑机翼柔性的起落架着陆仿真  46-51
    4.5.1 ADAMS/Flex 概述  46-47
    4.5.2 建立虚拟样机模型  47-48
    4.5.3 仿真结果与结论  48-51
  4.6 本章小结  51-52
第五章全机着陆起落架动力学性能分析  52-62
  5.1 对称着陆的动力学方程  52-53
  5.2 非对称着陆的的动力学方程  53-54
  5.3 应用CATIA 进行机身建模并导入ADAMS  54
  5.4 全机着陆模型拓扑结构  54-55
  5.5 建立全机着陆模型  55-57
  5.6 仿真结果与结论  57-61
  5.7 本章小结  61-62
第六章起落架着陆二次开发初步研究  62-66
  6.1 二次开发文件  62
  6.2 对启动文件的说明  62-63
  6.3 建立菜单和按钮  63-64
  6.4 建立对话框  64-65
  6.5 对话框的使用说明  65-66
第七章总结与展望  66-67
  7.1 本文工作总结  66
  7.2 进一步的研究设想  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
在学期间的研究成果及发表的学术论文  71-72
附录缓冲器力和轮胎力ADAMS 中的表达式  72

飞机起落架着陆的多体系统动力学建模与仿真

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