一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法技术

本发明专利技术公开一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法

【技术实现步骤摘要】
一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及航空轮胎
，特别是涉及一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法
、
系统及电子设备
。

技术介绍

[0002]航空轮胎，又称飞机轮胎，是飞机上与地面接触的唯一部件，对飞机在起飞
/
降落
‑
滑行过程中的安全具有重要意义
。
然而由于较大的变形以及较高的速度，航空轮胎在滚转过程中将产生大量的热量，导致其温度显著升高
(
最高可达
150℃
以上
)。
这种高温是造成航空轮胎发生脱层
、
爆破等失效的关键影响因素
。
因此，求解航空轮胎在起飞
、
着陆以及滑行等真实工况下的温度场对于认识航空轮胎的失效以及对航空轮胎的结构和材料优化均具有重要意义
。
由于航空轮胎具有复杂的结构，借助试验的手段难以获得航空轮胎在使用工况下的全局温度场
。
[0003]常规的航空轮胎温度场求解方法大多来源于汽车轮胎等地面轮胎，均为轮胎在稳态滚动状态下的稳态温度场的求解，即认为轮胎在相同的速度和载荷作用下持续滚动直至整个轮胎的生热与散热达到平衡，实现动态平衡
(
稳态
)
的温度分布情况
。
汽车轮胎在真实工况下多为恒速
、
恒载的长距离滚动，因此其内部的温度可以实现动态平衡
。
因此，稳态温度场的计算结果接近于真实工况下的温度场
。
一方面，航空轮胎在真实工况包括起飞
‑
滑行与着陆
‑
滑行，其载荷随着飞机的加速
/
减速而变化
。
另一方面，航空轮胎起飞
‑
滑行与着陆
‑
滑行的时间有限，轮胎内部的温度场远远没有达到平衡
。
因此，稳态温度场的计算结果与航空轮胎真实工况下的温度场存在较大的差异
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法
、
系统及电子设备，能够有效获取航空轮胎在真实工况下的瞬态温度场的分布情况
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法，所述确定方法包括：
[0007]构建目标航空轮胎的几何模型；
[0008]基于所述目标航空轮胎的几何模型，计算相邻工作阶段之间的阶段节点处的应力和应变场；所述阶段节点为所述工作阶段发生变化时的临界点；所述工作阶段为匀速阶段
、
匀加速阶段或者匀减速阶段；所述匀速阶段为连续的匀速状态组成的阶段，所述匀加速阶段为连续的匀加速状态组成的阶段，所述匀减速阶段为连续的匀减速状态组成的阶段；
[0009]根据一个滚动周期内的所有阶段节点处的应力和应变场，计算一个滚动周期内所述目标航空轮胎的二维模型断面的应力变化曲线和应变场变化曲线；所述一个滚动周期包括匀速阶段
、
匀加速阶段和匀减速阶段；
[0010]根据应力变化曲线和应变场变化曲线，计算一个滚动周期内的各阶段节点处的生热率，并根据所有阶段节点处的生热率确定整个工况下的生热率曲线；所述整个工况包括
多个滚动周期；
[0011]根据所述整个工况下的生热率曲线
、
预设边界条件和传热控制方程，计算所述目标航空轮胎的整个工况下的瞬态温度场；所述边界条件包括轮辋热传导边界条件和外轮廓热对流边界条件；所述轮辋热传导边界条件为预设轮辋实时温度变化曲线；所述外轮廓热对流边界条件为所述目标航空轮胎表面的热对流扩散系数曲线
。
[0012]可选地，根据应力变化曲线和应变场变化曲线，计算一个滚动周期内的各阶段节点处的生热率，并根据所有阶段节点处的生热率确定整个工况下的生热率曲线，具体包括：
[0013]利用傅里叶变换分别将所述应力变化曲线和所述应变场变化曲线进行分解，得到应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数；
[0014]根据一个滚动周期内各阶段节点处对应时间，分别确定所述应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数在各阶段节点处的值；
[0015]根据所述应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数在各阶段节点处的值，应用橡胶材料的耗散能计算公式，计算对应各阶段节点处的生热率；
[0016]根据所述一个滚动周期内各阶段节点处的生热率，得到整个工况下生热率曲线
。
[0017]可选地，应用有限元分析方法计算所述目标航空轮胎的整个工况的瞬态温度场
[0018]可选地，应用有限元分析方法计算阶段节点处的应力和应变场
。
[0019]可选地，应用第三类边界条件计算所述目标航空轮胎表面在阶段节点处的热对流扩散系数，得到所述目标航空轮胎表面在整个工况下的热对流扩散系数曲线
。
[0020]一种航空轮胎瞬态温度场的确定系统，应用上述的航空轮胎瞬态温度场的确定方法，所述确定系统包括：
[0021]第一构建模块，用于构建目标航空轮胎的几何模型；
[0022]第一计算模块，用于基于所述目标航空轮胎的几何模型，计算相邻工作阶段之间的阶段节点处的应力和应变场；所述阶段节点为所述工作阶段发生变化时的临界点；所述工作阶段为匀速阶段
、
匀加速阶段或者匀减速阶段；所述匀速阶段为连续的匀速状态组成的阶段，所述匀加速阶段为连续的匀加速状态组成的阶段，所述匀减速阶段为连续的匀减速状态组成的阶段；
[0023]第二计算模块，用于根据一个滚动周期内的所有阶段节点处的应力和应变场，计算一个滚动周期内所述目标航空轮胎的二维模型断面的应力变化曲线和应变场变化曲线；所述一个滚动周期包括匀速阶段
、
匀加速阶段和匀减速阶段；
[0024]第三计算模块，用于根据应力变化曲线和应变场变化曲线，计算一个滚动周期内的各阶段节点处的生热率，并根据所有阶段节点处的生热率确定整个工况下的生热率曲线；所述整个工况包括多个滚动周期；
[0025]第四计算模块，用于根据所述整个工况下的生热率曲线
、
预设边界条件和传热控制方程，计算所述目标航空轮胎的整个工况下的瞬态温度场；所述边界条件包括轮辋热传导边界条件和外轮廓热对流边界条件；所述轮辋热传导边界条件为预设轮辋实时温度变化曲线；所述外轮廓热对流边界条件为所述目标航空轮胎表面的热对流扩散系数曲线
。
[0026]一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的航空轮胎瞬态温度场的确定方法
。
[0027]可选地，所述存储器为可读存储介质
。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航空轮胎瞬态温度场的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：构建目标航空轮胎的几何模型；基于所述目标航空轮胎的几何模型，计算相邻工作阶段之间的阶段节点处的应力和应变场；所述阶段节点为所述工作阶段发生变化时的临界点；所述工作阶段为匀速阶段
、
匀加速阶段或者匀减速阶段；所述匀速阶段为连续的匀速状态组成的阶段，所述匀加速阶段为连续的匀加速状态组成的阶段，所述匀减速阶段为连续的匀减速状态组成的阶段；根据一个滚动周期内的所有阶段节点处的应力和应变场，计算一个滚动周期内所述目标航空轮胎的二维模型断面的应力变化曲线和应变场变化曲线；所述一个滚动周期包括匀速阶段
、
匀加速阶段和匀减速阶段；根据应力变化曲线和应变场变化曲线，计算一个滚动周期内的各阶段节点处的生热率，并根据所有阶段节点处的生热率确定整个工况下的生热率曲线；所述整个工况包括多个滚动周期；根据所述整个工况下的生热率曲线
、
预设边界条件和传热控制方程，计算所述目标航空轮胎的整个工况下的瞬态温度场；所述边界条件包括轮辋热传导边界条件和外轮廓热对流边界条件；所述轮辋热传导边界条件为预设轮辋实时温度变化曲线；所述外轮廓热对流边界条件为所述目标航空轮胎表面的热对流扩散系数曲线
。2.
根据权利要求1所述的航空轮胎瞬态温度场的确定方法，其特征在于，根据应力变化曲线和应变场变化曲线，计算一个滚动周期内的各阶段节点处的生热率，并根据所有阶段节点处的生热率确定整个工况下的生热率曲线，具体包括：利用傅里叶变换分别将所述应力变化曲线和所述应变场变化曲线进行分解，得到应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数；根据一个滚动周期内各阶段节点处对应时间，分别确定所述应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数在各阶段节点处的值；根据所述应力变化曲线关于时间的谐函数和应变场变化曲线关于时间的谐函数在各阶段节点处的值，应用橡胶材料的耗散能计算公式，计算对应各阶段节点处的生热率；根据所述一个滚动周期内各阶段节点处的生热率，得到整个工况下生热率曲线
。3.
根据权利要求1所述的航空轮胎瞬态温度场的确定方法，其特征在于，应用有限元分析方法计算所述目标航空轮胎的整...

【专利技术属性】
技术研发人员：白天天，粟定华，任一方，李雪珍，潘荣辉，林前进，
申请(专利权)人：中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：