一种新型飞机刹车复合材料建模方法及装置与流程

本发明属于飞机刹车材料有限元分析，尤其涉及一种新型飞机刹车复合材料建模方法及装置。

背景技术：

1、目前，许多航天学者都在进行飞行器热防护系统领域的研究，而对飞机刹车复合材料力学性能方面的试验研究相对欠缺，相关文献报道也很少，今后研究的重要方向就是：对于复合防热性能的提升、力学性能的加强和寿命的提升。飞机机轮刹车是一个复杂的多自由度动力学系统，在飞机所有设备中，机轮刹车的工作条件严酷性仅次于发动机，其涉及力学问题复杂性几乎与飞机发动机相当。机轮刹车是保障飞机起降过程安全、可靠的核心要素，提高飞机维护性和经济性指标的重要环节，增强飞机的机动性和战斗力的重要保障。随着航空技术的快速发展，复合材料建模方法尚未开展系统的研究。

2、现有的建模方法未考虑到飞机刹车复合材料的密度和孔隙率变化，将复合材料视为致密无孔隙的匀致材料，借鉴金属材料的建模方法，赋予其各向异性复合材料的力学属性。此方法最大的问题在于无法表征不同飞机刹车复合材料密度变化带来性能的差异，从而无法准确指导飞机刹车复合材料的性能提升。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中飞机刹车复合材料建模方法无法表征不同密度、不同孔隙率引起的飞机刹车盘基本力学性能差异的问题，本发明提供一种新型飞机刹车复合材料建模方法及装置，所述技术方案如下：

2、第一方面，提供一种新型飞机刹车复合材料建模方法，包括：

3、步骤1、获取飞机刹车复合材料密度、孔隙率；

4、步骤2、获取复合材料拉伸试样的尺寸；

5、步骤3、获取复合材料压缩试样的尺寸；

6、步骤4、根据复合材料密度、孔隙率，拉伸试样的尺寸、压缩试样的尺寸，建立digimat复合材料有限元仿真模型；

7、步骤5、获取复合材料拉伸强度；

8、步骤6、获取复合材料压缩强度。

9、其中，复合材料有限元仿真模型包括复合材料孔隙中空气部分有限元模型和复合材料纤维部分有限元模型。

10、其中，步骤4中，基于蒙特卡洛法建立digimat复合材料有限元仿真模型。

11、其中，飞机刹车复合材料密度、孔隙率通过复合材料密度试验得到。

12、其中，复合材料拉伸试样长a1＝64mm，宽b1＝20mm，犬骨状长d1＝12mm，犬骨状宽e1＝5±0.3mm；在该复合材料拉伸试样上下边距离为f1＝10mm位置有两个中心孔，各中心孔直径d1＝φ8mm；复合材料拉伸试样的厚度c1＝15mm。

13、其中，复合材料压缩试样长a2＝30mm，宽b2＝30mm；复合材料压缩试样的厚度c2＝50mm。

14、第二方面，提供一种新型飞机刹车复合材料建模装置，包括：

15、获取模块，用于：

16、获取飞机刹车复合材料密度、孔隙率；

17、获取复合材料拉伸试样的尺寸；

18、获取复合材料压缩试样的尺寸；

19、建立模块，用于：

20、根据复合材料密度、孔隙率，拉伸试样的尺寸、压缩试样的尺寸，建立digimat复合材料有限元仿真模型；

21、所述获取模块，还用于：

22、获取复合材料拉伸强度；

23、获取复合材料压缩强度。

24、其中，复合材料有限元仿真模型包括复合材料孔隙中空气部分有限元模型和复合材料纤维部分有限元模型。

25、其中，建立模块，具体用于：基于蒙特卡洛法建立digimat复合材料有限元仿真模型。

26、其中，获取模块，具体用于：通过复合材料密度试验得到飞机刹车复合材料密度、孔隙率。

27、本发明中，能够在产品设计初期，通过有限元进行基于不同密度、不同孔隙率的复合材料建模方法开展机轮温度分析和刹车振动分析，获悉密度和孔隙率对机轮温度场分布和振动频率的影响，判断机轮薄弱点，在试验之前对刹车盘结构进行改进和采取相应的避振措施，从而提高研制周期；同时，能够在产品试验前进行结果预测，减少因试验失败而带来的经济损失，缩短重复试验的周期。

技术特征：

1.一种新型飞机刹车复合材料建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合材料有限元仿真模型包括复合材料孔隙中空气部分有限元模型和复合材料纤维部分有限元模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，基于蒙特卡洛法建立digimat复合材料有限元仿真模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，飞机刹车复合材料密度、孔隙率通过复合材料密度试验得到。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合材料拉伸试样长a1＝64mm，宽b1＝20mm，犬骨状长d1＝12mm，犬骨状宽e1＝5±0.3mm；在该复合材料拉伸试样上下边距离为f1＝10mm位置有两个中心孔，各中心孔直径d1＝φ8mm；复合材料拉伸试样的厚度c1＝15mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合材料压缩试样长a2＝30mm，宽b2＝30mm；复合材料压缩试样的厚度c2＝50mm。

7.一种新型飞机刹车复合材料建模装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，复合材料有限元仿真模型包括复合材料孔隙中空气部分有限元模型和复合材料纤维部分有限元模型。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，建立模块，具体用于：基于蒙特卡洛法建立digimat复合材料有限元仿真模型。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，获取模块，具体用于：通过复合材料密度试验得到飞机刹车复合材料密度、孔隙率。

技术总结
本发明提供一种新型飞机刹车复合材料建模方法及装置，属于飞机刹车材料有限元分析技术领域，该建模方法获取飞机刹车复合材料密度、孔隙率；再获取复合材料拉伸试样、复合材料压缩试样的尺寸；然后根据复合材料密度、孔隙率，拉伸试样的尺寸、压缩试样的尺寸，建立DIGIMAT复合材料有限元仿真模型；之后获取复合材料拉伸强度和复合材料压缩强度；能够在初期，开展机轮温度分析和刹车振动分析，获悉密度和孔隙率对机轮温度场分布和振动频率的影响，判断机轮薄弱点，在试验之前对刹车盘结构进行改进和采取相应的避振措施，从而提高研制周期；同时，能够在产品试验前进行结果预测，减少因试验失败而带来的经济损失，缩短重复试验的周期。

技术研发人员：宁睿,王媛媛,谢晖,王钧,庞利叶
受保护的技术使用者：西安航空制动科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13