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航空轮胎有限元分析及其流程自动化实现

航空轮胎有限元分析及其流程自动化实现

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作者：赵存伟吉林大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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子午线航空轮胎滚动动力学与热力耦合分析

子午线航空轮胎滚动动力学与热力耦合分析

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作者：石玉彪吉林大学

学位级别：硕士

随着我国航空业的蓬勃发展,民用和军用飞机数量逐年增加,航空轮胎作为飞机与地面接触的唯一部件,直接影响到飞机的航行安全。因此,对于航空轮胎安全性能的研究不可或缺。本文使用有限元软件对子午线航空轮胎进行了静态、稳态滚动和热力... 详细信息

随着我国航空业的蓬勃发展,民用和军用飞机数量逐年增加,航空轮胎作为飞机与地面接触的唯一部件,直接影响到飞机的航行安全。因此,对于航空轮胎安全性能的研究不可或缺。本文使用有限元软件对子午线航空轮胎进行了静态、稳态滚动和热力耦合分析。主要工作内容如下:第2章对轮胎进行了有限元建模和静态性能有限元分析。对普利斯通子午线航空轮胎进行切割与测绘,在其基础上建立新的轮胎模型,命名为Super Tire-Model1(STM1)。进行网格划分,生成二维轴对称有限元模型。对航空轮胎各组件橡胶取样,通过单轴拉伸试验获取应力应变数据,采用Mooney-Rivlin本构模型对实验数据进行拟合,得到有限元计算的材料参数。对轮胎进行了充气分析,预测了轮胎的爆破位置;进行了静态接地分析,通过接触面积、接触压强等9项指标评估了轮胎的安全性能。第3章对轮胎进行了稳态滚动有限元分析。使用Abaqus软件对航空轮胎进行滚动分析,包括稳态滚动角速度和有效滚动半径的获取。分别研究了速度对轮胎压深量、接地印迹的分布和接触压强、橡胶与帘线的主应力的影响,对应了轮胎的径向刚度、磨损位置以及轮胎的爆破位置。对航空轮胎的纵滑和侧偏工况进行了研究,得出了纵向力与纵向滑移率、侧偏角与侧向力和回正力矩之间的变化规律,以及上述两种工况对接地印迹分布和接触压强的影响。第4章对轮胎进行了热力耦合有限元分析。热力耦合的热源来源于轮胎稳态滚动时橡胶的滞后损失,其产生的热量约占总耗散能的95%,温度过高会从机械性能和引发化学反应两方面对轮胎造成破坏。推导了生热率公式,建立了热分析模型和热边界条件,计算得到了轮胎的温度分布。其中,胎肩处的温度最高,在稳态滚动过程中容易发生爆破,合理设计轮胎的结构以及对材料的选用做出调整可以减少危险的发生。最后,对全文内容进行了工作总结与展望。

关键词：航空轮胎结构几何参数化建模静态性能分析稳态滚动分析热力耦合分析

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