起落架疲劳应力计算方法、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起落架疲劳应力计算方法、系统、设备及存储介质，包括构建起落架有限元计算模型和起落架梁模型；构建轮轴中心疲劳载荷谱；将所述轮轴中心疲劳载荷谱分配成机轮中心载荷谱；求得轮轴中心疲劳载荷谱下起落架各零部件的节点力；将起落架零部件分为两类，一类属于二力杆，另一类属于局部超静定结构；基于拉、压单位载荷计算各疲劳工况下二力杆的应力值；基于应力叠加原理计算各疲劳工况下局部超静定结构的应力值。本发明专利技术相对于传统有限元计算，大大节省了计算时间和计算资源，提高了计算效率；相对于通过查询手册系数计算来说，大大提高了应力计算的准确性。大大提高了应力计算的准确性。大大提高了应力计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
起落架疲劳应力计算方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术属于飞机起落架疲劳应力计算领域，尤其涉及一种起落架疲劳应力计算方法、系统、设备及存储介质，适用于不同类型飞机单传力起落架疲劳内力、应力的高效评估计算。

技术介绍

[0002]目前，根据军用飞机强度和刚度规范可靠性要求和疲劳载荷(GJB67.6－85)、SAE AIR 5914
‑
2014第25部分飞机用起落架疲劳谱发展(Landing Gear Fatigue Spectrum Development For Part 25 Aircraft)得出的载荷工况超过几百种，如果采用有限元方法覆盖每种工况，会消耗大量的时间和计算资源。除了大型飞机采用双撑杆超静定结构来减小轴的承载，大部分起落架均采用单传力结构，整个起落架受力为静定问题，在疲劳载荷工况下应力随载荷成线性变化。工程上普遍采用名义应力法和应力集中系数来评估起落架受载时应力集中部位的应力，此种方法对应力集中区域评估准确性低，使用有限元计算应力集中区域的应力值，虽然可信度高，但是计算量大，计算效率低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种起落架疲劳应力计算方法、系统、设备及存储介质，以解决采用名义应力法和应力集中系数评估应力时准确性低，以及采用有限元计算应力值时计算量大、计算效率低的问题。
[0004]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：一种起落架疲劳应力计算方法，包括：
[0005]分别构建起落架有限元计算模型和起落架梁模型；
[0006]构建轮轴中心疲劳载荷谱，所述疲劳载荷谱包括各疲劳工况下X、Y、Z三个方向的力以及起落架在受载过程中变形导致的附加弯矩；其中，以轮轴中心为原点，Y方向是指外筒轴线方向，Z方向是指轮轴轴线方向，X方向由右手定则确定；
[0007]将所述轮轴中心疲劳载荷谱分配成机轮中心载荷谱；
[0008]根据所述起落架梁模型和机轮中心载荷谱，求得轮轴中心疲劳载荷谱下起落架各零部件的节点力；
[0009]按照受力形式，根据起落架各零部件的节点力将起落架零部件分为两类，一类属于二力杆，另一类属于局部超静定结构；
[0010]基于拉、压单位载荷计算各疲劳工况下二力杆的应力值；基于应力叠加原理计算各疲劳工况下局部超静定结构的应力值。
[0011]本专利技术所述应力计算方法，在有限元分析时不考虑大变形、材料非线性，有限元分析结果与载荷成线性关系，因此只需计算有限元拉压两个工况，然后乘以载荷即得到上百个工况的应力，相对于传统有限元计算对于上百个工况需要重复计算上百次来说，大大节省了计算时间和计算资源，提高了计算效率；本专利技术拉压工况采用有限元计算，相对于通过
查询手册系数计算来说，大大提高了应力计算的准确性。
[0012]进一步地，所述附加弯矩的计算公式为：
[0013]ΔM
x
＝u
y
×
F
z
‑
u
z
×
F
y
[0014]ΔM
y
＝u
z
×
F
x
‑
u
x
×
F
z
[0015]ΔM
z
＝u
x
×
F
y
‑
u
y
×
F
x
[0016]其中，F表示某个疲劳工况下轮轴中心的载荷，下标x,y,z分别表示X、Y、Z三个方向，ΔM表示对应疲劳工况下由于变形产生的附加弯矩，u表示对应疲劳工况下轮轴中心的变形量，变形量u是根据有限元计算模型中线刚度数据计算得到。
[0017]进一步地，所述起落架各零部件的节点力的计算公式为：
[0018][0019][0020]其中，F
jx
、F
jy
、F
jz
分别表示起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，M
jx
、M
jy
、M
jz
分别表示起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点弯矩，j表示起落架零部件上的节点j；F
x1
、F
y1
、F
z1
分别表示左机轮中心在X、Y、Z三个方向的力载荷，M
x1
、M
y1
、M
z1
分别表示左机轮中心在X、Y、Z三个方向的弯矩载荷；F
x2
、F
y2
、F
z2
分别表示右机轮中心在X、Y、Z三个方向的力载荷，M
x2
、M
y2
、M
z2
分别表示右机轮中心在X、Y、Z三个方向的弯矩载荷；分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向
的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩；K2对应矩阵中各字符的含义为右机轮的相应参数。
[0021]进一步地，所述二力杆包括锁撑杆和斜撑杆，所述锁撑杆、斜撑杆的应力值的计算公式分别为：
[0022]σ
G
＝F
G
×
σ
1G
，σ
E
＝F
E
×
σ
1E
[0023]其中，σ
G
表示各疲劳工况下锁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起落架疲劳应力计算方法，其特征在于，包括：分别构建起落架有限元计算模型和起落架梁模型；构建轮轴中心疲劳载荷谱，所述疲劳载荷谱包括各疲劳工况下X、Y、Z三个方向的力以及起落架在受载过程中变形导致的附加弯矩；其中，以轮轴中心为原点，Y方向是指外筒轴线方向，Z方向是指轮轴轴线方向，X方向由右手定则确定；将所述轮轴中心疲劳载荷谱分配成机轮中心载荷谱；根据所述起落架梁模型和机轮中心载荷谱，求得轮轴中心疲劳载荷谱下起落架各零部件的节点力；按照受力形式，根据起落架各零部件的节点力将起落架零部件分为两类，一类属于二力杆，另一类属于局部超静定结构；基于拉、压单位载荷计算各疲劳工况下二力杆的应力值；基于应力叠加原理计算各疲劳工况下局部超静定结构的应力值。2.如权利要求1所述的起落架疲劳应力计算方法，其特征在于，所述附加弯矩的计算公式为：ΔM
x
＝u
y
×
F
z
‑
u
z
×
F
y
ΔM
y
＝u
z
×
F
x
‑
u
x
×
F
z
ΔM
z
＝u
x
×
F
y
‑
u
y
×
F
x
其中，F表示某个疲劳工况下轮轴中心的载荷，下标x，y，z分别表示X、Y、Z三个方向，ΔM表示对应疲劳工况下由于变形产生的附加弯矩，u表示对应疲劳工况下轮轴中心的变形量，变形量u是根据有限元计算模型中线刚度数据计算得到。3.如权利要求1或2所述的起落架疲劳应力计算方法，其特征在于，所述起落架各零部件的节点力的计算公式为：件的节点力的计算公式为：其中，F
jx
、F
jy
、F
jz
分别表示起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，M
jx
、M
jy
、M
jz
分别表示起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点弯矩，j表示起落架零部件上的节点j；F
x1
、F
y1
、F
z1
分别表示左机轮中心在X、Y、Z三个方向的力载荷，M
x1
、M
y1
、M
z1
分别表示左机轮中心在X、Y、Z三个方向的弯矩载荷；F
x2
、F
y2
、F
z2
分别表示右机轮中心在X、Y、Z三个方向的力载荷，M
x2
、M
y2
、M
z2
分别表示右机轮中心在X、Y、Z三个方向的弯矩载荷；分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的节点力，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位力载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加X方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Y方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩，分别表示在起落架梁模型中，左机轮中心施加Z方向单位弯矩载荷时计算得到的起落架零部件在X、Y、Z三个方向的弯矩；K2对应矩阵中各字符的含义为右机轮的相应参数。4.如权利要求1或2所述的起落架疲劳应力计算方法，其特征在于，所述二力杆包括锁撑杆和斜撑杆，所述锁撑杆、斜撑杆的应力值的计算公式分别为：σ
G
＝F
G
×
σ
1G
，σ
E
＝F
E
×
σ
1E
其中，σ
G
表示各疲劳工况下锁撑杆的应力值，F
G
表示锁撑杆与斜撑杆连接点的载荷，F
Gx
、F
Gy
、F
Gz
分别表示起落架锁撑杆在X、Y、Z三个方向的节点力，σ
1G
表示锁撑杆在单位压或压载荷下的应力；σ
E
表示各疲劳工况下斜撑杆的应力值，F
E

【专利技术属性】
技术研发人员：黄榜，折世强，鲁德发，娄锐，蓝霄，余好文，周正旺，袁珽，姜建文，段恒，杨乐，
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：