通用飞机前起落架强度仿真

陈新华

摘要：随着计数机技术和计算力学的发展，CAE技术在工程设计中的应用越来越普遍，在通用飞机前起落架支柱强度分析中引入FEA技术，应用MSC.Patran/Nastran对通用飞机前起落架支柱进行有限元分析，能大大提高工作效率，降低研发成本。

关键词：FEA；MSC.Patran/Nastran；强度分析

中图分类号：V211 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0115-02

随着计数机技术和计算力学的发展，CAE技术在工程设计中的应用越来越普遍，其中FEA（Finite Element Analysis，有限元分析）更是工程人员进行强度分析的首选。目前应用比较广泛的大型有限元分析软件有MSC.Patran/Nastran、ANSYS等。本文主要介绍应用MSC.Patran/Nastran对通用飞机前起落架支柱进行强度分析。

1 问题描述

如图1所示，前起落架用橡皮绳及顶部橡胶件作为缓冲器，在机身防火墙下部用支座卡住前起落架支柱，顶端用套筒连接。前起落架只能沿支柱轴向运动和绕轴转动，支柱上安装的支撑轮又限制了其向下滑落。

飞机着陆过程中，起落架向上运动橡皮绳及顶部橡胶件提供阻尼，与机身纵向角材连接的支座提供侧向支反力，与防火墙连接的顶部套筒提供轴向支反力和部分侧向支反力。

由此可见，在着陆时，前轮触地瞬间支柱所受轴向力最大，支座往下的部分支柱受弯矩最大，故取这部分支柱进行有限元分析（见图1）。

图1 前起落架组件

2 有限元建模

2.1 有限元模型

支柱由Φ40×2的30CrMnSiA冷拉管制成，模型简化成Shell（壳元）厚度2mm。为了方便施加载荷建立机轮和轮轴模型。由于分析目标是支柱，所以只是用刚度较大的beam（梁元）来模拟机轮和轮轴。……