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航空机轮设计分析仿真系统解决方案
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航空机轮设计分析仿真系统解决方案

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产品描述

  1. 概述

  某种机型起飞速度高、冲击载荷大,要求机轮承载能力高、重量轻,为了更加合理地设计刹车机轮,必须开展一体化设计,利用专业化的应力应变分析软件进行全面的动态载荷设计分析和仿真、受刹车温度交变冲击下疲劳应力及寿命仿真分析、加速寿命试验仿真分析,并在高的过载系数和复杂工作条件下,设计全新的机轮结构,进行仿真分析和优化,开发机轮专用的分析软件,与机轮轮胎的试验测试结果进行对比验证,不断修正模型,尽早发现问题,并与起落架进行协调,指导和控制各自的研制过程。

  为了满足研制周期要求,现需要开发《设计分析仿真系统软件》,利用abaqus强大的分析功能,通过二次开发以达到以上目的。

  2. 方案设计及架构

  本方案是利用有限元软件(ABAQUS)二次开发完成航空机轮径向载荷试验、径-侧向载荷试验、爆破压力试验及轮辋滚转试验的仿真计算工作。其中径向载荷、径-侧向载荷关心强度及刚度,爆破压力及轮辋滚转条件仅关心强度。

  为方便使用,开发独立的操作系统,该系统达到计算过程操作标准化、系列化及规范化目的。软件操作过程中应有一定的提示信息,当某些影响计算的关键因素未考虑或漏设置时,进行必要的提示,避免人为因素影响计算结果。

  软件由以下三部分组成:

  1.仿真动态实时加载软件

  2.机轮、轮胎专用有限元应力分析二次应用软件

  3.航空机轮寿命分析软件

  系统结构如下图所示:

antu

  三个子系统(仿真动态实时加载,机轮、轮胎专用有限元应力分析,航空机轮寿命分析)集成在同一界面中,菜单提供新建分析及打开现有分析的功能,新建时按系统文件管理方法建立分析文件存储系统,打开现有分析可以读取选定路径下存放的分析文件。

  3. 系统功能/模块介绍

  三个子系统解决方案及实现功能描述如下:

  机轮、轮胎专用有限元应力分析系统:

  此功能模块是在通用有限元应力、应变分析软件ABAQUS基础上,进行二次开发,可设置载荷类型,并完成CAE模型前处理程序,调用通用ABAQUS进行求解。具体功能为:

  1. 对机轮进行应力、应变分析,即使在轮胎参数没有确定的条件下也能对机轮结构进行优化。目前采用载荷与边界条件不变、对机轮组件进行单独分析的方法进行人工结构优化。

  2. 在一个机轮上完成对现有轮胎完成建模(有限元模型或数值模拟)后,可直接用于其它机轮上,而不必再次建模。即构建不同种类的轮胎(目前主要为斜交胎和子午胎)模型,各规格的轮胎只是参数不同。

  3. 软件应减少重复建模及划分网格的人工操作时间,即能完成从CATIA中导入零件(组件)实体模型,到完成高质量4面体网格生成的自动过程。也可进行人工划分6面体网格。

  4. 有自己的材料库,包含常用金属材料到轮胎需要的各种橡胶材料。材料库应可以修改、新增材料。

  5. 整个分析系统应具有自己独立的操作界面,在该界面内完成实体导入—材料设定—网格划分—装配—接触(运动)设置—求解步设置—载荷与约束设置—提交求解—ABAQUS结果调入的过程。

  仿真动态实时加载系统

  可根据输入的载荷,计算,并输出时间—机轮应变图像,及时间—载荷曲线。机轮—轮胎可旋转;轮胎可按刚体计算。

  解决方案为按选择的显示类型对载入的分析结果进行动画显示。其实质为载入机轮、轮胎专用有限元应力分析二次应用软件的分析结果并进行动画展示。

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  航空机轮寿命分析系统

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  本系统实现功能为:

  1.可进行载荷设置。

  2.可计算加载位置在机轮上变化一周过程中,机轮各部位的时间——应力变化规律。

  3.应自带国内外材料手册数据定制的材料疲劳数据库,可自己定制修改材料疲劳数据库。

  4.后处理程序应能输出各零部件的失效时间(起落、周期或时间)及其它数据,输出格式为WORD+PDF文档格式。如时间允许,应具有输出在复杂载荷谱下的寿命评估能力。

  解决方案为:对加载的模型施加周期载荷,设定载荷参数并提交求解。

  4.解决方案特点

  通过实施我们的“设计分析仿真系统软件方案”,用户将能够满足机轮有限元分析需求,从而提高了此类工作的效率。

  此方案的特点为:

  ■ 模板化机轮仿真流程

  ■ 自动寻找接触对

  ■ 表格方式分配接触属性

  ■ 表格方式创建分析方式

  ■ 快捷施加各种载荷

  ■ 快捷施加各类边界

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