一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法与流程

本发明涉及一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，具体地说就是一种用于大型飞机壁板运输车受到横风作用下是否产生倾覆的快速计算和判别方法。

背景技术：

1、随着大型飞机的不断发展，机翼尺寸不断增加，大型机翼壁板运输成为了运输环节中的难点。为实现安全的大型飞机壁板运输，需要对飞机壁板运输车进行抗倾覆设计。机翼壁板运输过程中，大型机翼壁板固定在运输车上。横风作用在机翼壁板的迎风面上。机翼壁板不同位置处的风压大小不同，并且风压大小会随着时间变化，导致的整个运输车内部力和力矩不断变化，当力和力矩大小超过临界值时，横风将导致整个运输车的倾覆，造成巨大的经济损失。因此，现需要一种评价方法，能通过考虑运输车受到的横风分布规律、横风风速大小、地面摩擦力、力和力矩平衡等，针对大型飞机壁板在运输过程中的倾覆稳定性进行快速计算，以评价飞机壁板运输车的设计稳定性。并根据计算结果对运输车进行优化设计，进一步提高大型飞机壁板运输车的安全性，防止由于横风导致的飞机壁板运输车倾覆现象产生。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明基于有限元方法建立了一套高效计算方法和评价依据。将真实的风压分布规律引入计算当中，通过计算结果可以对运输车的配重设计进行优化，进一步提高大型飞机壁板运输车的安全性设计，防止由于横风导致的飞机壁板运输车倾覆现象产生。

2、本发明的技术方案是：一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，包括以下步骤：

3、步骤一 建立合理简化的飞机壁板运输车有限元模型：

4、1-1采用cad软件建立飞机壁板运输车三维几何模型，其中删除飞机壁板运输车模型中的除飞机壁板、配重和运输车外的所有零件，作为简化模型，保证简化模型与飞机壁板运输车实物长、宽、高尺寸相同，简化模型中配重的位置与飞机壁板运输车实物上配重的位置一致，将运输车的四个车轮简化为四根小立柱，使车轮直径等于小立柱的高度；

5、1-2在简化模型下方建立地面模型，地面模型长度和宽度不小于飞机壁板运输车实物长度和宽度的1.5倍，高度等于实际运输路面的高度。

6、步骤二 计算风压分布规律：

7、2-1根据公式1计算基本风压数值f

8、

9、其中，c为空气阻力系数；ρ为空气密度；s为壁板迎风面积；v为物体与空气的相对运动速度。

10、2-2根据所计算出的基本风压数值f，通过公式2计算风压分布规律

11、f(x,y)＝f·η(x,y)                    (2)

12、其中，η(x,y)是三维空间分布函数。

13、步骤三 有限元仿真计算：

14、3-1对飞机壁板、运输车、配重、地面每一项实物设置杨氏模量、泊松比、密度；在简化模型中，对运输车根据质量进行密度等效，使得简化模型中的运输车总质量等于实物运输车总质量；

15、3-2边界条件设定：在地面模型中地面底部设置约束限制6自由度；由简化模型中运输车与地面的摩擦力提供支持力，输入地面和车轮之间的摩擦系数；

16、3-3网格划分：地面模型和简化模型中网格长宽高的最大尺寸不超过运输车长宽高的1％；

17、3-4将公式2计算得到的风压大小引入到有限元软件中的静力学模块进行求解，计算横风作用下运输车的位移场和应力场结果，位移场结果如图2所示。

18、步骤四 建立倾覆稳定性判断依据：

19、4-1：通过公式3对接触应力进行积分得到地面模型中的地面对简化模型中的运输车轮胎的竖向支反力tz

20、tz＝-∫σ33da                        (3)

21、其中，σ33为每一个单元沿垂直方向的应力分量，如图3所示；a为接触面积；通过在整个接触面积上积分得到竖向支反力tz；

22、4-2重复步骤4-1，依次求出运输车前轮左侧及右侧的竖向支反力和后轮左侧及右侧的竖向支反力和结果如图4所示；

23、4-3根据公式4建立倾覆判别依据：

24、

25、其中，ε为壁板运输车的倾覆概率；当ε的计算结果等于1，则倾覆概率为100％，此时需要在简化模型中增加配重的质量，重复步骤3-4，直至计算出的倾覆概率ε满足实际需求，如图5所示。

技术特征：

1.一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，其特征在于所述的步骤一建立合理简化的飞机壁板运输车有限元模型，具体过程如下：

3.根据权利要求1所述的一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，其特征在于，所述的步骤二中计算风压分布规律包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，其特征在于，步骤三中有限元仿真计算，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，其特征在于，步骤四建立倾覆稳定性判断依据，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种飞机壁板运输车在横风下的倾覆稳定性快速分析方法，它包括以下步骤：建立合理简化的飞机壁板运输车有限元模型；计算风压分布规律；有限元仿真计算；建立倾覆稳定性判断依据。该方法能够针对大型飞机壁板在运输过程中受到横风影响下的倾覆稳定性进行快速计算，配合所建立的评价方法，能够快速评价飞机壁板运输车的设计稳定性。将真实的风压分布规律引入计算当中，本发明能够计算不同风力等级下飞机壁板运输车的倾覆稳定性，通过计算结果可以对运输车的配重设计进行优化，进一步提高大型飞机壁板运输车的安全性设计，防止由于横风导致的飞机壁板运输车倾覆现象产生，是一种快速、有效的评价计算方法。

技术研发人员：魏洪杨,王新峰,石文雄,刘若璇,梁艳杰,张莹莹,骆佩君,田芳方,王守川,李卫平
受保护的技术使用者：中航西安飞机工业集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13