飞机起落架关键部位疲劳寿命仿真及其预测系统开发

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。