飞机起落架关键零件强度分析及结构优化

【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ANSYSWorkbench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ANSYSWorkbench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ANSYSWorkbench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。
【作者】姚光生；
【导师】马贵春；马世成；
【作者基本信息】中北大学，航天工程，2014，硕士
【关键词】起落架；撑杆；刹车拉杆；强度分析；结构优化；

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