刍议飞机起落架结构件件强度分析及结构优化

刘坤 宋龙 赵帅

【摘  要】飞机起落架对飞机来说具有重要性作用。为了确保飞机的安全起降，需要全面加强研究起落架的使用期限和受力性能等，需要保证其强度的基础之上不断提高起落架的可靠性。本文主要是探讨分析飞机起落架结构件件强度分析及结构优化，在此基础之上主要是通过两种方式对起落架主体和可折撑杆进行强度分析和结构优化处理，希望能够对飞机起落架结构件设计起到参考性价值。

【关键词】飞机起落架;结构件;强度分析;结构优化

文本主要是起落架结构件进行分析研究，特别表现在起落架主体和上下可折撑杆。在分析强度之后，获得较大的安全裕度，为了使材料潜能全面发挥，满足安全性设计要求。需要对飞机起落架结构件进行优化，使其在符合各项标准要求之下能够提高使用可靠性，改善受力性能。此次研究主要是通过CATTA软件的建模功能和ANSYS Wokebench的拓扑优化功能对飞机起落架主体和可折撑杆强度分析和结构优化。前者主要是建立起落架主体立体模型，之后将模型导入后者软件当中施加载荷，之后再进行强度分析。如果起落架工作存在一定的安全隐患，则需要容易出问题的部位或部件处进行强化。将改进的部位或部件再进行计算，分析强度，直到确保可靠性后，保证不会发生同类安全隐患。在确定新品之后，需要将其导入到ANSYS Wokebench软件当中校核强度，在确定优化截面尺寸之后，能够使飞机起落架满足安全性的设计要求。

1.飞机起落架的结构和特点

由于飞机起落架使用条件受到限制，因此存在一定的安全隐患问题，飞机起落架常常出现裂纹、变形等情况，导致出现较多的飞行事故。根据飞机起落架的特点，需要加强飞机起落架的一些薄弱部件结构，这样能够使其合理受力。在不降低质量情况下增加强度，这样也能够提升飞机起落架的工作的安全性。

2.飞机起落架上下可折撑杆的结构优化和强度分析

2.1選择撑杆建模软件

在对飞机起落架上下可折撑杆进行建模时可以通过CATIA软件实现，该软件能够全面应用在较高设计要求的建模当中。因此广泛应用在汽车制作，临床领域和航天领域。

由于此次研究的飞机起落架的撑杆都比较简单，并且存在较少的曲面，因此需要借助于CATIA软件建立立体模型。由于ANSYS软件和CATIA软件之间能够共享数据，能够使模型与真实零件之间的差异性不断降低。

2.2撑杆的立体建模和强度分析

（1）撑杆的三维建模：由于撑杆的三维建模对于优化期间的数学模型来说具有较大的难度。由于撑杆的界面尺寸沿着长度方向没有出现较大的改变。因此，可以使用撑杆截面尺寸在长度方向上不变的模型替换实际模型。

（2）撑杆强度分析：撑杆的实际受力情况需要导入ANSYS Wokebench软件当中，之后通过坐标系能够看出。其受力情况只能在X轴方向进行移动，将Y轴和Z轴进行固定。之后需要将耳子内孔表面的方向进行固定，确保其不会出现移动情况。

3.上撑杆与动作筒连接的耳环螺栓的强度分析与结构优化

3.1弹性力学基本方程

弹性体是弹性力学主要的研究对象，主要是对弹性体在外力作用之下变形与应力之间的关系的研究。为了处理弹性体的力学问题，得到的结果是解析解，采用有限元得出的结果是数值解，这就说明弹性力学与有限元之间存在较大的关联性。以此在推导有限元时需要借助于弹性力学的相关知识。因此需要明确弹性力学的基本方程。

（1）位移和应变的关系——几何方程：如果物体存在较小的位移和变形情况，因此可以将位移导数的高次幂忽略不计。（2）应变与应力的关系——物理方程：在弹性力学当中，本构方程主要表示应变和应力之间的关系，主要是建立在弹性体的假设之上。

3.2上撑杆与动作筒连接的耳环螺栓的加载和强度分析

首先需要在CATIA软件对飞机起落架上撑杆与动作筒连接的耳环螺栓建立立体模型，之后需要将此模型导入到ANSYS Wokebench软件当中，在上文当中已经分析到。需要划分自由网格，之后需要分为若干节点和单元。

按照模型的杆件的受力情况和三维坐标进行分析：杆件在X轴产生的力矩和在Y轴和Z轴产生力矩。需要约束拉杆一端内孔的3个坐标，需要约束另一端的两个坐标。使其只能在X轴上进行移动。需要在产生位移一端的内孔表面施加应力，这样由于耳环螺栓的工作环境使其受到各个不同角度的压力。

结构优化主要是随着计算机技术的发展而发展的，计算机技术的优化原理逐渐发展。已经能够广泛应用在较多实际问题解决方面，能够对其进行优化设计。借助于优化算法和计算机技术，能够使人们在预设条件下获得最适宜的优化方案，这样能够在较大程度上降低时间成本，不断加强工作效率。此次研究主要是通过ANSYS Wokebench软件对耳环螺栓的结构进行分析，在优化之后不仅能够提高材料可靠性，还能够从根本上增强起落架工作的安全性，并且在优化其他部件时提供参考性价值。

4.结束语

综上所述，此次研究主要是探讨分析了飞机起落架结构件件强度分析及结构优化，主要是阐述了飞机起落架支撑结构和耳环螺栓结构件，对以上结构件进行强度分析和结构优化，主要是借助于ANSYS软件，CATIA软件，ANSYS Wokebench软件等对其进行建模处理，之后按照以上软件的各项功能分析优化飞机起落架结构件的各个方式，仅供参考。

参考文献：

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（作者单位：95937部队）