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基于HyperWorks的飞机门梯合一式登机门刚度分析及优化

2015/2/3    来源:Altair        
关键字:HyperWorks  登机门  飞机门梯  OptiStruct  
文章利用HyperMesh对某型飞机门梯合一式登机门的门体、门框以及登机梯进行了有限元建模。利用后处理模块HyperView找出影响梯子刚度的主要薄弱部位,最后应用OptiStruct的优化功能解决了该问题。

项目介绍

    舱门是民用飞机机身中的重要且特殊的部件,而门梯合一式登机门是机身舱门中设计最复杂、功能要求最严格的部件。登机门关闭状态下,舱门起密封作用,主要受力为气密载荷的作用。登机门放下时,登机梯随着舱门及运动机构运动到放下状态,登机梯作为通道供乘客上下飞机。

挑战

    在舱门密封设计中,密封带的干涉量一直是设计的重点和难点,密封带干涉量过小会导致气密性和水密性不好,密封带干涉量过大影响舱门开启和关闭力过大甚至卡死。并且舱门周圈的结构形式不尽相同,密封带的干涉量也应不同。登机门放下状态时,梯子通过四连杆机构悬挂于门框上,底部距离地面约30公分,与地面无接触。因此,乘客在上下飞机时梯子会产生晃动现象。

门框与门体的有限元模型

门框与门体的有限元模型

门框与登机梯的有限元模型

门框与登机梯的有限元模型

解决方案

    有限元的建立与分析

    有限元模型中对蒙皮、长桁、框等大多数薄壁零件采用壳单元进行网格划分,对铆钉及螺栓采用一维单元进行模拟,对接头挡块等零件进行六面体网格划分。

    约束机身断面处的六个自由度。气密载荷施加在门体外蒙皮,外手柄盒、机身蒙皮内侧,类型为压强载荷,大小为0.03MPa,方向垂直于网格单元向外。乘客的踩踏力作用在梯子的最下面一层台阶上,大小为800N,方向向下。

    从计算结果可以得到门体与门框的变形量及其差值,从而为密封带的干涉量设计和安装调试提供依据。

气密工况下的变形云图

气密工况下的变形云图

变形云图

变形云图

登机梯应力云图

登机梯应力云图

    计算结果变形云图和应力云图中得到最下面一层台阶根部的变形量为10.8mm,在实物飞机上测值10mm,实物测量与计算结果非常接近,验证了模型的正确性。应力较大的部位集中在主摇臂处,为了减少梯子的变形,则需要对主摇臂进行再次设计,使其满足登机梯的刚度要求。

责任编辑:程玥
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