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起落架零组件有限元分析方法研究（Abaqus软件平台）
张剑剑,陶小将，刘成龙
西安飞机设计研究所
摘要：起落架机构复杂而受力多样，本项目寻求不建立全起落架有限元分析模型情况下快速而准
确地进行零组件的有限元分析，通过针对性的建立相应模型，总结出一套起落架零组件有限元分
析方法时的简化方法。
关键字：起落架零组件Abaqus简化
1工程背景
起落架机构复杂，受力多样，然全起落架有限元分析模型所耗计算机资源太大，如图1所示，
建立全起落架有限元模型过程繁杂，计算速度慢且结果文件很大，有限元分析时容易不收敛。
支柱
上撑杆
锁撑杆
下撑杆
摇臂
轮轴
图1全起落架有限元分析模型示意
为展开各零组件的详细设计，急需快速建立针对性的零组件有限元分析模型。本项目选用
Abaqus软件（版本6.10），开展起落架零组件有限元分析方法的研究，着重提高有限元分析的速
度与准确度，并力求分析结果直接应用于工程结构详细设计。
2单独零组件有限元分析（上、下撑杆）
2.1有限元模型概述
1
侧撑杆两端均通过轴承与机身和支柱相连。起落架地面承载过程中，由于锁撑杆的约束作用，
下撑杆绕上、下撑杆连接螺栓的转动自由度被约束，侧撑杆相当于一根杆。有限元模型将锁撑杆
作了简化为侧撑杆的一个约束，上撑杆与机身建立的球转副，加载在下撑杆进行加载，如下图所
示。模型采用全局坐标系，X向航向向后为正，Y向侧向向内为正，Z向垂直向上为正。
上撑杆
锁约束
下撑杆
图2侧撑杆有限元模型
2.2结果汇总
2.2.1最大拉载
侧撑杆的设计载荷为P=774109.70N。有限元分析结果显示，在该设计工况下，最大应力为
528.6MPa，区域片紧缩处。撑杆材料为Ti‐6Al‐4V，σb为896MPa。
为下撑杆耳
图3受拉设计工况分析结果
上撑杆最大应力为471MPa，如下图所示，可通过增大该处倒圆来降低该处的应力。
2
图4上撑杆分析结果
下撑杆最大应力为528.7MPa，如下图所示，可通过增大该处倒圆来降低该处的应力。
3
图5下撑杆分析结果
2.2.2最大压载
计算稳定性时，选取侧撑杆受压状态的最大载荷，设计载荷为P=-487474.60N。最大应力
为114.6MPa，区域为下撑杆耳片紧缩处。
4
图6受压设计工况分析结果
上撑杆最大应力为102MPa，如下图所示，可通过增大该处倒圆来降低该处的应力。
图7上撑杆分析结果
下撑杆最大应力为114.6MPa，区域如图所示，可通过增大该处倒圆来降低该处的应力。
5
图8下撑杆分析结果
6
3单独零组件有限元分析（摇臂轮轴）
3.1模型概述
摇臂与支柱、缓冲器、机轮等连接，起落架地面承载过程中，摇臂承受机轮传递过来的各种
载荷，有限元分析模型如下图所示。在轮轴处直接加载各种地面工况，缓冲器约束被简化为其方
向上的位移约束，该模型可以通过调整摇臂的安装角度对应处不同缓冲器压缩量的设计工况。模
型采用全局坐标系，X向航向向后为正，Y向侧向向内为正，Z向垂直向上为正。
缓冲器约束
图9摇臂轮轴有限元分析模型
3.2结果汇总
水平着陆最大起转为摇臂的设计工况之一，考核部位为摇臂与万向接头连接的耳片区域等，
加载情况见下表。
载荷
情况
工况
序号
机轮
垂直载荷
N
左主起落架缓冲器
航向载荷侧向载荷压缩量
NNmm
轮胎
压缩量
mm
水平
着陆
最大
起转
载荷
10201
10202
10203
左轮139809.198425.60.0
右轮139809.198425.60.0
左轮167770.9118110.70.0
右轮111847.378740.50.0
左轮111847.378740.50.0
右轮167770.9118110.70.0
3560
（a）水平着陆最大起转载荷（0.5：0.5）（10201）
7
最大应力为841MPa，位置在于摇臂与万向接头连接的耳片根部，如下图所示。
（b）水平着陆最大起转载荷（0.6：0.4）（10202）
最大应力为864.9MPa，位置在于摇臂与万向接头连接的耳片根部，如下图所示。
8
（c）水平着陆最大起转载荷（0.4：0.6）（10203）
最大应力为811MPa，位置在于摇臂与万向接头连接的耳片根部，如下图所示。
9
4总结
通过单独零组件限元仿真分析，主要获得如下建模经验：
需要着重简化出该零组件的受载约束情况，如锁撑杆与缓冲器均可简化为位移约束，保证该
零组件的约束情况与其在整个起落架的传力环境一样，从而保证该零组件仿真结果的正确性。
参考文献：
1.石亦平，周玉蓉.Abaqus有限元分析实例详解.机械工业出版社，2006
2.Dassault
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