飞机起落架疲劳应力分析方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种飞机起落架疲劳应力分析方法与系统，根据起落架地面载荷谱中不同工况对起落架缓冲器行程进行分析，确定疲劳应力分析所需考虑缓冲器行程的数量及大小；根据缓冲器行程的数量及大小对分析模型引入多个支撑位，通过变换支撑位的约束或加载方式得到不同缓冲器行程的分析模型，并根据载荷工况选择相应的分析模型进行计算分析得到疲劳应力值，变换支撑位可保证不同缓冲器行程的分析模型中同一部位节点编号一致，避免了节点编号不一致导致无法准确反映同一部位疲劳应力的变化情况；根据起落架地面载荷谱中的工况顺序对不同工况计算得到的疲劳应力值进行排序，从而得到起落架地面载荷谱所对应的疲劳应力谱。到起落架地面载荷谱所对应的疲劳应力谱。到起落架地面载荷谱所对应的疲劳应力谱。

【技术实现步骤摘要】
飞机起落架疲劳应力分析方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于飞机起落架结构疲劳分析
，尤其涉及一种考虑起落架缓冲器行程变化的飞机起落架疲劳应力分析方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]疲劳应力分析是飞机起落架疲劳寿命评估的重要一环，准确的疲劳应力是疲劳寿命分析结果可靠的重要保证，而对起落架疲劳应力计算准确性影响最大的是缓冲器行程的变化，其原因在于起落架地面载荷谱一般包含多种复杂工况，而每一种工况对应的起落架缓冲器行程是有差异的。起落架的活塞杆2与外筒1是通过两个支撑位(第一支撑位3和第二支撑位4)传递载荷，如图1所示，活塞杆2沿轴线运动时，第一支撑位3会随着活塞杆2同时运动，导致活塞杆2与外筒1传力点位的变化，从而影响疲劳应力的计算。在使用有限元软件计算起落架疲劳应力的过程中，若通过调整支撑位与活塞杆或支撑位与外筒的位置关系实现起落架缓冲器行程的变化，会导致模型网格的重新划分，从而出现不同缓冲器行程的分析模型其同一部位的节点编号不一致的情况。而疲劳寿命分析是则是对同一编号节点的疲劳应力的变化进行计数，因此同一节点编号必须反应同一部位的应力变化，否则会出现应力匹配错误的情况，从而影响寿命计算结果。因此如何考虑缓冲器行程的变化成为起落架疲劳应力计算的一个难点。
[0003]在目前常用的起落架疲劳应力计算方法中，对起落架缓冲器行程的处理通常有两种方法：一是剔除载荷谱中行程差异较大的工况，其余工况的行程取平均值；二是载荷谱中所有工况的行程取一个中间值或是最小值。这两种方法的目的都是将起落架行程控制在同一个值，从而方便计算分析，但该处理方法会产生一定误差，其误差产生的原因主要有两个方面：一是载荷谱中剔除的工况可能是产生疲劳应力最大的工况，二是选择最小行程对应的疲劳应力计算结果偏于保守，不适用于起落架的减重等优化设计。专利“一种基于有限元法的起落架疲劳寿命分析方法”(公开号：CN113435079A)提出了一种起落架疲劳寿命的分析方法，但在该方法并未涉及起落架行程的处理，并且有限元模型在调整行程时会出现节点编号变化的情况，不利于疲劳寿命分析。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种飞机起落架疲劳应力分析方法、系统、设备及存储介质，在不改变分析模型节点编号的情况下，实现多种行程工况的疲劳应力计算分析，其操作简单，便于实施。
[0005]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种飞机起落架疲劳应力分析方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：根据起落架地面载荷谱中各工况的行程大小，对所有行程进行排序；
[0007]步骤2：将排序后的所有行程分为n段，每段中的最小行程作为该段中所有行程的取值，记为SAT1,SAT2,
…
,SAT
i
,
…
,SAT
n
，且SAT1＜SAT2＜
…
＜SAT
i
＜
…
＜SAT
n
，其中SAT
i
表示
第i段中所有行程的取值；
[0008]步骤3：构建起落架缓冲器分析模型，并对所述起落架缓冲器分析模型引入n+1个支撑位，使第1支撑位与第2支撑位之间的间距为SAT1，第1支撑位与第3支撑位之间的间距为SAT2，第1支撑位与第4支撑位之间的间距为SAT3，以此类推，第1支撑位与第n+1支撑位之间的间距为SAT
n
；
[0009]步骤4：对每个行程取值SAT
i
对应的第1支撑位和第i+1支撑位进行位移约束和加载荷，得到起落架缓冲器分析模型的结构刚度方程；
[0010]步骤5：将每个行程取值SAT
i
所对应段中各工况的载荷代入至所述结构刚度方程中，求解出活塞杆或外筒的位移向量；再根据活塞杆或外筒的位移向量求解出各个工况的疲劳应力值；
[0011]步骤6：按照起落架地面载荷谱中各个工况出现的时间顺序，对所述步骤5得到的各个工况的疲劳应力值进行排序，使各个疲劳应力值与工况对应，得到与起落架地面载荷谱对应的疲劳应力谱。
[0012]进一步地，所述起落架缓冲器分析模型包括活塞杆分析模型和外筒分析模型。
[0013]进一步地，所述步骤4中，位移约束和加载荷的具体实现过程为：
[0014]对于不同行程的活塞杆分析模型，当行程取值为SAT
i
时，对第1支撑位和第i+1支撑位进行位移约束，第1支撑位和第i+1支撑位的位移向量为0，第2支撑位至第i支撑位、第i+2支撑位至第n+1支撑位的载荷向量均为0；
[0015]对于不同行程的外筒分析模型，当行程取值为SAT
i
时，对第1支撑位和第i+1支撑位施加载荷，第1支撑位和第i+1支撑位的载荷向量取外载荷，第2支撑位至第i支撑位、第i+2支撑位至第n+1支撑位的载荷向量均为0。
[0016]进一步地，所述步骤4中，结构刚度方程为：
[0017]KX＝F
[0018][0019]X＝[X
1 X
2 X
3 X4…
X
n+1 X
RE
]T
[0020]F＝[F
1 F
2 F
3 F4…
F
n+1 F
RE
]T
[0021]其中，K、X和F分别为模型的刚度矩阵、位移向量和载荷向量；K
(n+1)(n+1)
为第n+1支撑位的刚度矩阵，K
RE
为活塞杆或外筒的刚度矩阵，X
RE
为活塞杆或外筒的位移向量，F
RE
为活塞杆或外筒的载荷向量，X
n+1
为第n+1支撑位的位移向量，F
n+1
为第n+1支撑位的载荷向量。
[0022]本专利技术还提供一种飞机起落架疲劳应力分析系统，包括：
[0023]排序单元，用于根据起落架地面载荷谱中各工况的行程大小，对所有行程进行排序；
[0024]分段单元，用于将排序后的所有行程分为n段，每段中的最小行程作为该段中所有
行程的取值，记为SAT1,SAT2,
…
,SAT
i
,
…
,SAT
n
，且SAT1＜SAT2＜
…
＜SAT
i
＜
…
＜SAT
n
，其中SAT
i
表示第i段中所有行程的取值；
[0025]模型构建单元，用于构建起落架缓冲器分析模型，并对所述起落架缓冲器分析模型引入n+1个支撑位，使第1支撑位与第2支撑位之间的间距为SAT1，第1支撑位与第3支撑位之间的间距为SAT2，第1支撑位与第4支撑位之间的间距为SAT3，以此类推，第1支撑位与第n+1支撑位之间的间距为SAT
n
；
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机起落架疲劳应力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据起落架地面载荷谱中各工况的行程大小，对所有行程进行排序；步骤2：将排序后的所有行程分为n段，每段中的最小行程作为该段中所有行程的取值，记为SAT1,SAT2,
…
,SAT
i
,
…
,SAT
n
，且SAT1＜SAT2＜
…
＜SAT
i
＜
…
＜SAT
n
，其中SAT
i
表示第i段中所有行程的取值；步骤3：构建起落架缓冲器分析模型，并对所述起落架缓冲器分析模型引入n+1个支撑位，使第1支撑位与第2支撑位之间的间距为SAT1，第1支撑位与第3支撑位之间的间距为SAT2，第1支撑位与第4支撑位之间的间距为SAT3，以此类推，第1支撑位与第n+1支撑位之间的间距为SAT
n
；步骤4：对每个行程取值SAT
i
对应的第1支撑位和第i+1支撑位进行位移约束和加载荷，得到起落架缓冲器分析模型的结构刚度方程；步骤5：将每个行程取值SAT
i
所对应段中各工况的载荷代入至所述结构刚度方程中，求解出活塞杆或外筒的位移向量；再根据活塞杆或外筒的位移向量求解出各个工况的疲劳应力值；步骤6：按照起落架地面载荷谱中各个工况出现的时间顺序，对所述步骤5得到的各个工况的疲劳应力值进行排序，使各个疲劳应力值与工况对应，得到与起落架地面载荷谱对应的疲劳应力谱。2.如权利要求1所述的飞机起落架疲劳应力分析方法，其特征在于，所述起落架缓冲器分析模型包括活塞杆分析模型和外筒分析模型。3.如权利要求2所述的飞机起落架疲劳应力分析方法，其特征在于，所述步骤4中，位移约束和加载荷的具体实现过程为：对于不同行程的活塞杆分析模型，当行程取值为SAT
i
时，对第1支撑位和第i+1支撑位进行位移约束，第1支撑位和第i+1支撑位的位移向量为0，第2支撑位至第i支撑位、第i+2支撑位至第n+1支撑位的载荷向量均为0；对于不同行程的外筒分析模型，当行程取值为SAT
i
时，对第1支撑位和第i+1支撑位施加载荷，第1支撑位和第i+1支撑位的载荷向量取外载荷，第2支撑位至第i支撑位、第i+2支撑位至第n+1支撑位的载荷向量均为0。4.如权利要求1～3中任一项所述的飞机起落架疲劳应力分析方法，其特征在于，所述步骤4中，结构刚度方程为：KX＝FX＝[X
1 X
2 X
3 X4ꢀ…ꢀ
X
n+1 X
RE
]
T
F＝[F
1 F
2 F
3 F4ꢀ…ꢀ
F
n+1 F
RE
]
T
其中，K、X和F分别为模型的刚度矩阵、位移向量和载荷向量；K
(n+1)(n+1)

【专利技术属性】
技术研发人员：余好文，刘庞轮，折世强，鲁德发，蓝霄，黄榜，周正旺，段恒，姜建文，袁珽，谢昌宏，
申请(专利权)人：中航飞机起落架有限责任公司，
类型：发明
国别省市：