航空轮胎有限元分析及其流程自动化实现

作     者：赵存伟 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：左文杰

授予年度：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 070104[理学-应用数学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 

主      题：航空轮胎结构 流程自动化 软件开发 结构性能分析 热力耦合分析 

摘      要：航空轮胎作为飞机的重要零部件,其性能与飞机的安全性能息息相关。飞机在起飞和落地时,航空轮胎需要承受大载荷、高压强,其工况远比汽车轮胎复杂,所以其材料特性和结构性能都有严格的要求。本文主要针对子午线航空轮胎展开研究,通过材料本构研究,有限元建模与分析来研究其力学性能。因此开展了航空轮胎有限元分析及其流程自动化实现的研究,主要工作与成果有: (1)推导了航空轮胎橡胶超弹性本构方程。推导了超弹性橡胶材料本构模型的应变能密度函数表达式,对轮胎部位胶进行了单轴拉伸实验,获取了名义应力应变实验数据。采用最小二乘法对轮胎部位胶进行参数拟合,从而得到超弹性橡胶材料的本构模型参数。 (2)开发了航空轮胎前处理流程自动化建模软件Pre Tire。基于TCL语言及TK封装技术开发了航空轮胎前处理流程自动化软件,使有限元前处理建模效率提高了80%左右。对软件各模块的功能实现过程进行了详细说明。编写了Abaqus后处理数据自动输出脚本,加快了后处理结果数据输出效率。 (3)完成了航空轮胎有限元性能分析与实验验证。进行了航空轮胎充气与接地静态工况实验,将有限元分析结果与实验结果进行对标,验证了有限元分析的可靠性。由于实验条件的局限性,利用商业软件对航空轮胎应力分布规律和橡胶失效等工况进行分析,得到了一些航空轮胎结构受力规律。 本文研究了航空轮胎力学性能,开发了轮胎前处理流程自动化建模软件,并进行了航空轮胎有限元性能分析,分析了帘线与橡胶在各工况下的受力行为,具有一定的工程应用价值。