本文關鍵詞：飛機場道耦合作用下場道振動響應分析

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【摘要】：國際民航組織規(guī)定各成員國每四年要對機場跑道進行一次全面評估,我國民航局規(guī)定機場每五年必須進行一次安全評估。目前國內(nèi)外多采用重錘彎沉測試技術進行場道承載力檢測,該技術用重錘沖擊模擬飛機的單輪荷載,其作用效果與飛機總荷載不具可比性;另外檢測需關閉跑道,這將對航班繁忙、無停航間隙的大型機場帶來很大的經(jīng)濟和社會影響。因此,飛機不停航條件下場道承載力的檢測評估一直是亟待解決的難題。本文在國家自然科學基金的資助下,依托國家超級計算機天津中心的支持,通過有限元仿真模擬和理論分析相結合的方法,建立了基頻與道面結構參數(shù)之間的數(shù)學關系,提出了基于實測基頻反算道面PCN的承載力評定方法,從而為機場跑道承載力的快速檢測評定提供理論依據(jù)。主要工作內(nèi)容和成果如下:1、對比分析了道面平整度的不同數(shù)值模擬方法,選取三角級數(shù)合成法,模擬生成了不同道面等級條件下的道面平整度。同時分析飛機模型和道面模型,建立了它們的振動微分方程,在此基礎上,分析飛機荷載作用下飛機-道面之間的耦合作用,得到了飛機-道面耦合振動體系的動力平衡方程。2、基于彈性多層體系理論,運用ANSYS建立了道面結構的有限元模型�？紤]道面隨機平整度,利用飛機模型求解得到飛機作用于場道的移動隨機荷載,并借助ANSYS計算,將其作為激勵荷載加載到道面有限元模型上,提取對應的加速度以及動應力的仿真結果,系統(tǒng)分析了飛機移動隨機荷載作用下動態(tài)響應參數(shù)隨深度的變化規(guī)律。3、通過仿真模擬飛機滑行過程中飛機荷載對機場跑道的沖擊作用,并應用MATLAB對仿真分析所得的加速度信號進行傅里葉變換,得到遠端觀測點的一階頻率,系統(tǒng)地討論了飛機主起落架構型、道面結構層參數(shù)等因素對道面基頻的影響規(guī)律。在此基礎上,結合大量有限元計算,通過正交試驗設計方法回歸得到了道面基頻與面層模量、面層厚度和基頂當量回彈模量之間的關系式。4、針對某機場的跑道進行了現(xiàn)場測試,分析實測加速度數(shù)據(jù)得到道面基頻值,然后基于基頻反算道面承載能力PCN,反演結果與機場的通報PCN相關性良好,證明了理論成果的適用性。
【關鍵詞】：飛機-道面耦合 振動模型 有限元分析 動態(tài)響應 結構層參數(shù) 頻譜分析
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V351.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 道面結構動力學響應研究12-14
• 1.2.2 道面結構測試研究14-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 道面平整度的模擬與飛機-道面耦合振動模型的建立18-30
• 2.1 道面平整度的仿真模擬18-22
• 2.2 飛機模型的簡化與振動平衡方程的建立22-26
• 2.2.1 飛機模型的分析與簡化22-23
• 2.2.2 飛機振動微分方程的建立23-26
• 2.3 道面模型的建立與分析26-28
• 2.4 飛機-道面動力平衡方程的建立28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第三章 飛機場道耦合作用下有限元建模及動力特性分析30-45
• 3.1 道面結構的有限元分析法30-31
• 3.1.1 有限元法在道面結構中的應用30-31
• 3.1.2 ANSYS軟件與超級計算機的結合應用31
• 3.2 飛機對道面的移動隨機荷載計算31-35
• 3.3 機場道面結構三維有限元分析35-40
• 3.3.1 道面結構三維有限元幾何建模35-36
• 3.3.2 飛機荷載的假設與輪印面積36-37
• 3.3.3 動力分析方法與加載方法的選擇37-40
• 3.4 飛機場道耦合作用下剛性道面有限元模型的動力特性分析40-44
• 3.4.1 道面結構動態(tài)響應的豎向加速度41-42
• 3.4.2 道面結構動態(tài)響應的垂直動應力42-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第四章 飛機沖擊荷載作用下道面結構振動響應分析45-65
• 4.1 激勵荷載的施加與動信號的處理方法45-48
• 4.1.1 激勵荷載的施加與采樣頻率的確定45-46
• 4.1.2 信號的提取與后處理46-48
• 4.2 沖擊荷載作用下有限元建模中土基厚度的確定48-49
• 4.3 飛機主起落架構型對基頻的影響49-51
• 4.4 道面結構層參數(shù)對基頻的影響51-54
• 4.4.1 土基回彈模量E_0對基頻的影響51-52
• 4.4.2 面層模量E_1對基頻的影響52-53
• 4.4.3 面層厚度h_1對基頻的影響53
• 4.4.4 基層模量E_2對基頻的影響53
• 4.4.5 基層厚度h_2對基頻的影響53-54
• 4.5 基頻與結構層參數(shù)的轉換關系54-64
• 4.5.1 基頂當量回彈模量與基頻的關系54-57
• 4.5.2 面層彈性模量與基頻的關系57-58
• 4.5.3 面層厚度與基頻的關系58-60
• 4.5.4 基頻與道面結構參數(shù)關系式的回歸分析60-64
• 4.6 本章小結64-65
• 第五章 現(xiàn)場測試與分析65-73
• 5.1 測試系統(tǒng)及設備65-66
• 5.2 測試工作流程66-68
• 5.2.1 測試安全性論證66-67
• 5.2.2 測試設備的布置67-68
• 5.2.3 信號采集與設備回收68
• 5.3 工程實例分析68-72
• 5.3.1 基于頻率的場道承載力反算理論68-69
• 5.3.2 測試數(shù)據(jù)的分析69-72
• 5.4 本章小結72-73
• 第六章 結論與展望73-76
• 6.1 結論73-74
• 6.2 展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 作者簡介80

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本文編號：1034798