航空机轮轮毂的静力和疲劳分析及其结构改进.pdf

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1、学术论文航空机轮轮毂的静力和疲劳分析及其结构改进*马运柱，闫盼莹，胡则栋（中南大学粉末冶金重点实验室，长沙410083）[摘要]以航空机轮轮毂为研究对象，采用Hypermesh、Ansys、MSC.Fatigue软件进行联合仿真。相比采用Ansys软件，联合仿真理论上得到的网格质量更好、计算时间更短、结果与实际情况更吻合。本文在仿真的不同阶段采用不同的软件，完成了模型的网格划分、静强度分析以及疲劳寿命分析的仿真。仿真结果表明：最大应力均未超过材料的强度极限，仿真和理论估算得到的疲劳寿命相差10%左右，符合设

2、计要求。基于此提出了轮毂结构的改进建议。[关键词]轮毂；Hypermesh；Ansys；MSC.Fatigue；联合仿真；疲劳寿命[中图分类号]V226+.8[文献标识码]A[文章编码]1003-5451（2017）02-0032-06StaticandFatigueAnalysisofAircraftWheelHubandItsStructuralImprovementMAYun-zhu,YANPan-ying,HUZe-Dong.（StateKeyLaboratoryforPowderMetallurg

3、y,CentralSouthUniversity,Changsha410083）[Abstract]TheaircraftWheelHubwastakenastheresearchobject.Hypermesh,Ansys,MSC.Fatiguewerecombinedtosimulateandanalyze.ComparedwiththeentireprocessbyusingAnsyssoftware,thequalityofthegridisbetter,thecomputingtimeisshor

4、ter,andtheresultmatchbetterwiththeactualsituation.Accordingtothesimulationresults,themaximumstressdidnotexceedthestrengthlimitofthematerial.Thefatiguelifeofthesimulationwasabout10%differentfromthetheoreticalone,andthefatiguelifewasinaccordancewiththedesign

5、requirements.Basedontheresultsofstaticanalysis,theimprovementadviceofwheelstructurewasputforward.[Keywords]wheelhub;Hypermesh;Ansys;MSC.Fatigue;co-simulation;fatiguelife在飞机着陆和滑跑过程中，承受冲击载荷、疲劳载荷和[2]1引言热载荷。根据经验，轮毂的圆角过渡处、卡环槽处、轮缘根部圆角处和活动轮缘根部圆角处是高应力区，裂纹航空机轮是起落架的

6、重要承力部件，而轮毂又是机往往产生于这些部位，一旦发生断裂将直接危及飞机安[1]轮的核心部件之一，外配有轮胎,内装有刹车装置，全。随着大型飞机的发展，对机轮刹车系统提出了更高*国家高技术研究发展计划（2009AA034300）资助项目作者简介：马运柱（1982-），教授，博士生导师，研究方向为粉末冶金，电子材料及航空机轮等。·32·《航空精密制造技术》2017年第53卷第2期的要求，不仅要有足够的强度和刚度，还要尽量做到质毂，结构如图1所示：量最轻。机轮轮毂不是简单的板、壳组合，而是一个似壳非[3]壳、似板

7、非板的组合旋转体机构，对于机轮轮毂这样的结构和复杂的载荷状态，采用经典的弹性理论推出基本方程来求解应力分布几乎是不可能的；而且传统的力学方法采用了一系列有关变形状态和应力分布的假图1轮毂的结构图设，得到的结果也是近似的。随着有限元理论的发展和如图1该型号轮毂结构为典型的单腹板型式，由轮计算机技术的引入，借助计算机来应用有限元数值计算毂、活动轮缘、半卡环等组成，为了分析方便，未将轴承方法对机轮工作状态进行模拟已经成为了一种行之有考虑在内，而且为了便于网格划分，在后面会将打气孔效的方法。忽略。如图所示，该轮毂并

8、非轴对称结构，在腹板上有本文以某型飞机的主机轮轮毂为研究对象，首先9个孔状结构，而且有9个凸台作为刹车盘的导轨，采采用Hypermesh对模型进行网格划分，将划分好的网用经典理论算法进行计算很难得到结果，只能使用有限格导入经典Ansys中进行应力分析，结合仿真结果和实元法通过计算机才能快速的得到结果。表1为该轮毂际情况得到疲劳危险部位；然后根据应力分析结果，使的尺寸参数：用MSC.Fatigue软件进行疲劳寿命分