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飛機(jī)起落架系統(tǒng)是飛機(jī)的一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，在飛機(jī)著陸及地面滑跑過(guò)程中起著舉足輕重的作用。起落架系統(tǒng)作為飛機(jī)總體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在飛機(jī)主體和機(jī)輪剎車(chē)系統(tǒng)兩者之間起著橋梁作用。在著陸及滑跑過(guò)程中，飛機(jī)主體通過(guò)起落架對(duì)剎車(chē)系統(tǒng)的剎車(chē)及防滑性能施加影響。與此同時(shí)，機(jī)輪剎車(chē)防滑系統(tǒng)又反過(guò)來(lái)通過(guò)起落架給飛機(jī)主體施加動(dòng)態(tài)的作用力，不斷改變飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從飛機(jī)的安全角度來(lái)講，剎車(chē)系統(tǒng)各部件的強(qiáng)度分析就顯得尤其重要。
ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體，以有限元分析的大型通用CAE軟件。運(yùn)用ANSYS提供的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的調(diào)整，能夠完成“設(shè)計(jì)一分析一修改設(shè)計(jì)一再分析一再修改”循環(huán)功能，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣可以較大程度減少修改和重新分析的時(shí)間，極大地減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也縮短了研發(fā)周期。APDL擴(kuò)展了傳統(tǒng)有限元分析范圍之外的能力，并擴(kuò)充了更高級(jí)運(yùn)算，包括靈敏度研究、零件參數(shù)化建模、設(shè)計(jì)修改及優(yōu)化設(shè)計(jì)。本研究利用ANSYS中的APDL(參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言)建立前搖臂的有限元模型并進(jìn)行強(qiáng)度分析，得出應(yīng)力分布規(guī)律，并基于優(yōu)化理論合理設(shè)置參數(shù)，提出合理的模型，為前搖臂的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
起落架剎車(chē)系統(tǒng)主要由上剎車(chē)?yán)瓧U、前搖臂、下剎車(chē)?yán)瓧U、后搖臂和萬(wàn)向接頭等組成，如圖所示。根據(jù)整個(gè)起落架的工作狀況及工作載荷的特點(diǎn)和特性，對(duì)起落架進(jìn)行受力和傳力分析。
圖給出了前搖臂和部分附加構(gòu)件之間的約束設(shè)置關(guān)系，為了能更好地模擬實(shí)際情況，3個(gè)銷(xiāo)子和前搖臂之間、搖臂和車(chē)軸之間、車(chē)軸和銷(xiāo)子之間全部采取接觸對(duì)來(lái)模擬，總共設(shè)置了7個(gè)接觸對(duì)，采用接觸單元targe170和contact 74設(shè)置接觸對(duì)約束模擬銷(xiāo)子和搖臂的相互作用。通過(guò)這些接觸對(duì)，將銷(xiāo)子、前搖臂和車(chē)軸聯(lián)系成一個(gè)整體，并且通過(guò)設(shè)置解除對(duì)的關(guān)鍵字選項(xiàng)使得每一個(gè)接觸對(duì)都處于良好的初始接觸狀態(tài)，以保證計(jì)算能夠順利進(jìn)行。
設(shè)計(jì)給出了多種載荷工況，其中最危險(xiǎn)的為偏航著陸的情況，本研究對(duì)這種工況下的受力情況進(jìn)行計(jì)算和分析。從圖中可以看出，外載荷對(duì)起落架的作用轉(zhuǎn)為車(chē)軸承受的彎矩、剪力等向車(chē)架傳去，再通過(guò)活塞桿傳給機(jī)身。剎車(chē)時(shí)，車(chē)軸雖然有一段緩沖的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。前搖臂也跟隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者之間是相對(duì)靜的。起飛是在加載時(shí)，在上下拉桿的銷(xiāo)子上施加力的作用，加載約束如圖所示，上拉桿受力為812.60kN，下拉桿受力為424.77kN，車(chē)軸通過(guò)搖臂的中間孔，兩端固支。
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