航空轮胎着陆冲击响应特性分析.pdfVIP

摘要

航空轮胎与减震器组成的起落架系统承担了飞机着陆过程中的巨大冲击载

荷，其承载能力与飞机着陆安全密切相关。开展航空轮胎着陆冲击响应特性分析

工作，是航空轮胎结构设计的重要环节。本文基于动力学理论模型和有限元仿真

分析方法，分析了航空轮胎着陆冲击过程中的力学响应特性，总结了着陆冲击过

程中航空轮胎易发生失效的关键部位，对指导航空轮胎结构设计、促进我国航空

工业发展具有重要意义。

飞机着陆过程中，减震器与航空轮胎间存在运动耦合效应。本文将对这一过

程进行理论分析，基于双自由度动力学模型，求解航空轮胎在着陆冲击过程中的

运动状态和受力特点。在此基础上，分别分析了着陆工况、轮胎参数和减震器参

数对航空轮胎着陆冲击过程的影响规律，并对不同工况下的航空轮胎着陆冲击响

应进行归纳总结。

为获得着陆冲击过程中航空轮胎各部位的变形响应与应力分布特点，本文建

立了航空轮胎有限元模型，并将动力学理论模型求解结果作为边界条件，对航空

轮胎着陆冲击响应进行有限元仿真分析，指出航空轮胎易发生失效的关键部位。

通过薄膜理论揭示了接地印痕与接地压力变化机理，并发现胎体帘线的应力主要

集中在胎侧部位，带束帘线的应力主要集中在胎冠部位，橡胶基体在胎圈部位的

应力集中现象较为明显，且同一区域的橡胶基体和骨架材料可能表现出不同的应

力分布及变化趋势。

将航空轮胎着陆冲击有限元仿真的主要影响因素归结为着陆载荷和轮胎气

压，基于航空轮胎在不同工况下的着陆冲击动力学理论模型求解结果，进行各因

素影响下的航空轮胎着陆冲击有限元仿真计算，分析着陆载荷和轮胎气压对航空

轮胎着陆冲击响应的影响。结果表明，着陆载荷和轮胎气压对断面轮廓与接地特

性均具有较为明显的影响，但影响规律并不相同；着陆载荷对远离接地区域的帘

线结构及橡胶基体的应力分布影响相对较小，对内层带束帘线在胎肩端点处的应

力集中现象具有明显影响；轮胎气压对帘线结构和橡胶基体的应力分布影响较大，

且总体呈现出应力随轮胎气压增大而增大的趋势。

关键词：航空轮胎；着陆冲击；有限元

Keywords:aircrafttires,landingshock,finiteelements

目录

摘要I

AbstractII

11

第章绪论

1.1研究背景1

1.2航空轮胎概述2

1.3研究目的与意义5

1.4国内外研究现状6

1.4.1航空轮胎理论与试验研究6

1.4.2航空轮胎有限元仿真分析9

1.4.3航空轮胎着陆冲击研究现状12

1.4.4帘线增强橡胶复合材料失效16

1.5研究现状总结18

1.6主要研究内容18

220

第章航空轮胎着陆冲击理论分析

2.1引言20

2.2航空轮胎着陆冲击动力学模型20

2.2.1模型的建立20

2.2.2模型的求解24

2.3航空轮胎着陆冲击动力学响应的影响因素29

2.3.1着陆工况29

2.3.2轮胎参数33

2.3.3减震器参数37

2.3.4各影响因素的对比分析41

2.4本章小结43

345

第章航空轮胎着陆冲击有限元仿真

3.1引言45

3.2航空轮胎有限元模型及充气分析45

3.2.1航空轮胎有限元模型45

3.2.2航空轮胎充气分析47

3.3航空轮胎着陆冲击有限元结果分析50

宏观变形响