發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 00:45

【摘要】：航空輪胎著陸受到強(qiáng)烈沖擊,承受高溫、高壓以及高負(fù)荷,嚴(yán)重影響飛機(jī)的安全性。為了提高航空輪胎著陸安全性,需要對(duì)航空輪胎著陸時(shí)的力學(xué)響應(yīng)特性進(jìn)行分析。航空輪胎結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相關(guān)的理論研究很難開展。此外,航空輪胎著陸工況復(fù)雜,相關(guān)的試驗(yàn)很難模擬實(shí)際的工況,且成本昂貴。目前,有關(guān)航空輪胎著陸的有限元仿真分析較少。本文建立了航空輪胎著陸的有限元模型,分析了航空輪胎著陸時(shí)的沖擊力學(xué)響應(yīng)特性,并對(duì)航空輪胎的著陸安全性進(jìn)行了評(píng)估,研究結(jié)果對(duì)航空輪胎設(shè)計(jì)具有一定的工程指導(dǎo)意義。首先,對(duì)航空輪胎橡膠進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)單軸拉壓試驗(yàn),結(jié)果表明:航空輪胎橡膠具有顯著的超彈性特性,并得到了準(zhǔn)靜態(tài)載荷下橡膠的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。對(duì)航空輪胎橡膠進(jìn)行了SHPB試驗(yàn),得到隨著應(yīng)變率的增大,橡膠的模量明顯增大且出現(xiàn)了顯著的應(yīng)變硬化現(xiàn)象。為了研究航空輪胎在老化情況下的著陸沖擊安全性,本文對(duì)不同老化時(shí)間的橡膠進(jìn)行了相同氣壓下的SHPB試驗(yàn),結(jié)果表明,橡膠老化降低了橡膠的吸能率,減弱了其抗沖擊性能。其次,基于單軸拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了航空輪胎橡膠的Yeoh超彈性本構(gòu)模型。基于Yeoh模型和遺傳積分模型,得到了橡膠的率相關(guān)的粘超彈性本構(gòu)模型。基于得到的粘超彈性本構(gòu)模型,分別對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮試驗(yàn)以及落球試驗(yàn)進(jìn)行了仿真分析。通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果,驗(yàn)證了該粘超彈性本構(gòu)模型在準(zhǔn)靜態(tài)工況以及動(dòng)態(tài)沖擊的工況下的有效性。最后,基于獲得的粘超彈性本構(gòu)模型,建立了航空輪胎著陸的有限元模型,對(duì)航空輪胎著陸沖擊進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:在輪胎著陸速度為5m/s時(shí),最大沖擊荷載是其靜載的2.44倍,輪胎的變形主要發(fā)生在與地面接觸部位以及與其相鄰的胎側(cè)部位。此外,由航空輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況表明:胎面兩側(cè)的應(yīng)力明顯大于中心導(dǎo)致其先于中心發(fā)生磨損現(xiàn)象;胎肩部位、輪輞接觸的部位以及鋼絲圈接觸部位的橡膠基體出現(xiàn)了應(yīng)力集中情況;內(nèi)側(cè)十層帶束為主要承力部分;中間四層胎體承擔(dān)了輪胎的主要荷載。最后,對(duì)航空輪胎著陸安全性進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明當(dāng)著陸豎直分速度達(dá)到5m/s左右時(shí),航空輪胎的安全性將難以保障。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V226.8
【圖文】：

5 月 13 日，漢莎航空公司一架 A330-300 飛架共 4 個(gè)輪胎爆胎；同年 8 月，拉美 LAW 航迦南機(jī)場(chǎng)起飛加速過程中因爆胎起飛近 2 小胎圈(如圖 1-1)，所幸上述兩起事故沒有造成胎的原因有很多。其中，地面對(duì)輪胎的沖擊

而且也很難利用試驗(yàn)?zāi)M所有的工況。航空輪胎的結(jié)構(gòu)復(fù)雜（圖 不均勻以及材料自身的非線性等因素使得用理論的方法對(duì)航空困難[2]。相對(duì)來說，有限元方法不僅能快速便捷地預(yù)測(cè)航空輪胎力分布情況，還能夠?qū)喬ソY(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的性能進(jìn)行快速的對(duì)的試驗(yàn)和理論分析，加快航空輪胎的研發(fā)進(jìn)度和生產(chǎn)速度。然輪胎著陸沖擊的仿真分析較少。此外，人們?cè)诶糜邢拊夹g(shù)元模型更加精確，以使仿真和試驗(yàn)的結(jié)果更加吻合。因此，在析航空輪胎著陸沖擊時(shí)，建立較為可靠的有限元模型是必要的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713626