[發明專利]一種用于直升機抗墜毀分析的輪式起落架簡化方法

有效

• 申請號: 201811333203.7
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109522636B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 呂樂豐;吳遠飛;張橋;邢益輝;張少華
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/04
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 何嬌

本申請提供了一種用于直升機抗墜毀分析的輪式起落架簡化方法，大致分為：起落架有限元模型簡化、輪胎及彈簧單元參數設置、邊界及接觸定義、初步計算及參數優化。本申請采用了結構優化技術，尋找到了結構的最佳簡化形式，大大縮小了模型規模，縮短了計算時間；采用了參數優化技術，可以快速確定更精確的模型參數，提高仿真精度。

技術領域

本申請屬于直升機結構設計技術領域，特別涉及一種用于直升機抗墜毀分析的輪式起落架簡化方法。

背景技術

在直升機墜毀事故發生時，輪式起落架需要吸收絕大部分沖擊能力，是重要的吸能部件。在直升機結構抗墜毀設計中輪式起落架的仿真分析至關重要。.

傳統全機抗墜毀仿真分析中輪式起落架采用細節建模的方法進行模擬，存在建模周期長、裝配復雜、模型規模大、運算時間長等缺點。

發明內容

本申請的目的是提供了一種用于直升機抗墜毀分析的輪式起落架簡化方法，以解決上述任一問題。

本申請的技術方案是：一種用于直升機抗墜毀分析的輪式起落架簡化方法，所述輪式起落架簡化方法包括：

1)起落架有限元模型簡化

起落架有限元模型包括緩沖器、主搖臂、輪轂和輪胎，所述緩沖器簡化為彈簧單元，所述輪胎采用體單元進行建模，所述輪轂采用殼單元進行建模；試驗臺架的質量采用質量單元進行模擬；地面采用剛性墻模擬；輪胎旋轉采用彈簧單元連接，并釋放輪胎旋轉方向自由度模擬；其它連接用剛體元簡化；

2)輪胎及彈簧單元參數設置

輪胎參數依據輪胎材料實際參數進行設置；

彈簧單元剛度曲線根據彈簧的實驗曲線得到，在實驗曲線上取N個拐點，計算得到彈簧單元的幾段剛度值構成彈簧的剛度曲線；

3)邊界及接觸定義

起落架以規定的初速度沖擊地面，約束地面剛性墻的多個自由度，同時起落架施加重力加速度；

接觸定義剛性墻和輪胎的接觸，剛性墻為接觸主面單元，輪胎和輪轂為接觸從點；

4)初步計算

初步計算獲得起落架的基本參數；

5)參數優化

通過分析工具對緩沖器彈簧阻尼單元參數進行優化，得到與試驗數據相近的模型參數，設計變量是模擬緩沖器的彈簧單元的彈簧系數A以及彈簧阻尼曲線；選取實驗載荷位移曲線上的N個拐點在仿真曲線上插值建立響應，以及選取最大位移和最大載荷建立優化響應，根據定義響應的多個點建立優化目標得到多個點對應的實驗曲線上的值，仿真值由有限元模型計算得到，匹配仿真值和實驗值，使誤差范圍在預定范圍以內。

在本申請中，所述分析工具為HyperStudy。

在本申請中，所述接觸類型為基于罰函數法的Type 7接觸類型。

在本申請中，所述預定范圍為不大于5％。

在本申請中，所述單元包括四邊形單元和三角形單元，所述三角形單元用于單元網格過渡，且所述三角形單元的流向一致，結構規則區域采用六面體網格，幾何結構復雜的區域采用四面體網格。

在本申請中，所述三角形單元不超過單元總數的10％。

在本申請中，所述三角形單元不超過單元總數的8％。

在本申請中，所述彈簧單元的剛度值通過如下方式計算：

式中為彈簧力，Ascalex為系數，A、B為系數，E為應變率系數，為阻尼力，C為阻尼系數。