基于疲劳分析的起落架形状优化方法研究

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疲劳失效导致的起落架结构破坏会带来重大经济损失或人身安全事故,所以对飞机起落架抗疲劳设计具有十分重要的意义。本文将结合疲劳寿命分析方法与形状优化技术,开展基于疲劳寿命分析的形状优化方法研究,并对优化后模型进行振动疲劳研究,本文核心内容为:  针对起落架几何模型建立起有限元分析模型,进行静力计算;在此基础上,编制载荷谱,应用S-N法估算起落架结构的寿命。  在疲劳寿命分析的基础上,本文开展形状优化方法研究。针对起落架的安全性和轻量化要求,将形状优化技术引入到其疲劳分析中,同时对于形状优化中难以有效模拟结构边界形状和变化、边界形状难以控制等问题导致计算效率和计算精度不高、收敛不够稳定、优化质量不高等问题,引入“循环步”的概念,即通过逐步提高约束条件和修改优化方案,以达到稳定收敛和足够的疲劳优化质量,直到达到设计要求。  为探究动态特性对疲劳寿命的影响,本文采用形状优化后的模型通过有限元疲劳分析技术来探究结构动态疲劳中的振动疲劳问题,着重探讨加载频率、激励幅值对振动疲劳寿命的影响,以获取动态效应对疲劳寿命的具体影响。  本文应用上述研究方法于某型飞机主起落架确定了其疲劳危险部位,优化了薄弱环节,在提高寿命的基础上,降低了结构重量,同时还得出了动态特性对疲劳寿命的影响。
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