【摘要】：航空輪胎著陸受到強烈沖擊,承受高溫、高壓以及高負荷,嚴重影響飛機的安全性。為了提高航空輪胎著陸安全性,需要對航空輪胎著陸時的力學響應特性進行分析。航空輪胎結(jié)構復雜,相關的理論研究很難開展。此外,航空輪胎著陸工況復雜,相關的試驗很難模擬實際的工況,且成本昂貴。目前,有關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的沖擊力學響應特性,并對航空輪胎的著陸安全性進行了評估,研究結(jié)果對航空輪胎設計具有一定的工程指導意義。首先,對航空輪胎橡膠進行了準靜態(tài)單軸拉壓試驗,結(jié)果表明:航空輪胎橡膠具有顯著的超彈性特性,并得到了準靜態(tài)載荷下橡膠的應力應變關系。對航空輪胎橡膠進行了SHPB試驗,得到隨著應變率的增大,橡膠的模量明顯增大且出現(xiàn)了顯著的應變硬化現(xiàn)象。為了研究航空輪胎在老化情況下的著陸沖擊安全性,本文對不同老化時間的橡膠進行了相同氣壓下的SHPB試驗,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,基于單軸拉伸試驗數(shù)據(jù),建立了航空輪胎橡膠的Yeoh超彈性本構模型�；赮eoh模型和遺傳積分模型,得到了橡膠的率相關的粘超彈性本構模型�；诘玫降恼吵瑥椥员緲嬆Ｐ�,分別對準靜態(tài)單軸壓縮試驗以及落球試驗進行了仿真分析。通過對比試驗結(jié)果與仿真結(jié)果,驗證了該粘超彈性本構模型在準靜態(tài)工況以及動態(tài)沖擊的工況下的有效性。最后,基于獲得的粘超彈性本構模型,建立了航空輪胎著陸的有限元模型,對航空輪胎著陸沖擊進行了分析。結(jié)果表明:在輪胎著陸速度為5m/s時,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)構的應力分布情況表明:胎面兩側(cè)的應力明顯大于中心導致其先于中心發(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;中間四層胎體承擔了輪胎的主要荷載。最后,對航空輪胎著陸安全性進行了評估,結(jié)果表明當著陸豎直分速度達到5m/s左右時,航空輪胎的安全性將難以保障。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V226.8
【圖文】：

5 月 13 日，漢莎航空公司一架 A330-300 飛架共 4 個輪胎爆胎；同年 8 月，拉美 LAW 航迦南機場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，地面對輪胎的沖擊

而且也很難利用試驗模擬所有的工況。航空輪胎的結(jié)構復雜（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航空困難[2]。相對來說，有限元方法不僅能快速便捷地預測航空輪胎力分布情況，還能夠?qū)喬ソY(jié)構優(yōu)化前后的性能進行快速的對的試驗和理論分析，加快航空輪胎的研發(fā)進度和生產(chǎn)速度。然輪胎著陸沖擊的仿真分析較少。此外，人們在利用有限元技術元模型更加精確，以使仿真和試驗的結(jié)果更加吻合。因此，在析航空輪胎著陸沖擊時，建立較為可靠的有限元模型是必要的

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本文編號：2713626