基于ADAMS/View小车式起落架动态仿真

2017-03-02 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文介绍如何利用系统的动力学仿真软件ADAMS建立小车式起落架的三维模型,然后对小车式起落架动力学模型进行动态仿真分析,并实现小车式起落架的界面设计,仿真研究表明,所建立的仿真模型可以为进一步研究小车式起落架的试验样机奠定基础。

1 前言
起落架是飞机的重要部件,是实现飞机起飞和着陆的重要装置。起落架性能的优劣直接影响飞机起飞着陆时的安全。关于起落架的设计和分析,现阶段我国主要采用传统的方法,求解运动方程和做物理实验,耗时费力。ADAMS(Automatic Dynamic Analysis Of Mechanical System)是目前世界范围内使用最广泛的多体系统仿真软件,具有强大的运动学和动力学的分析功能,可以确定系统在任何时刻的速度,加速度;同时可以确定系统及构件所需要的作用力和反作用力。利用ADAMS软件对起落架进行动态分析,用虚拟样机代替物理样机,可以快速方便的修改模型,节省大量的人力和物力。
2 仿真模型的建立
ADAMS/VIEW是一个强大的建模和仿真环境,它可以建模仿真和优化机械系统模型。在ADAMS/VIEW中创建构件几何模型可以用自身的建模工具,也可以由其它的CAD软件导入。读入方式以模型方式或构件方式分层引入或整体引入。由于小车式起落架结构外形复杂,本文首先利用Dassault公司的CATIA三维软件完成小车式起落架模型,以* *.stl格式输出,然后将这种中间格式的文件再通过ADAMS的file菜单中的import读入,再将部件按照实际状态进行正确放置,完成ADAMS/View模块中建模,,其几何模型如图一所示。

基于ADAMS/View小车式起落架动态仿真 - 林子 - 林子清风 CAE/CFD工作室

图1 小车式起落架模型

仿真特性决定了建模特性,所建立的模型并不需要和真实模型一样,可以忽略对一些对性能影响不大的因素,外筒和内筒之间以移动副相连,能在垂直方向相对移动,内筒和车架之间以旋转副相连,机轮与车架之间以旋转副相连。空气弹簧力随行程是非线性变化的,缓冲器的油液力和缓冲器的运动速度随时间变化是非线性的,这两个力通过样条曲线SPLINE来实现,结构限制力用STEP函数来实现。轮胎与地面之间的力由接触函数来精确的模拟。
3 仿真结果的分析
计算多体系统动力学的分析流程,主要包括建模和求解两个阶段。导入了几何模型,定义了材料的属性,定义了运动副和载荷,前处理已经基本结束。启动求解器模块ADAMS/SOLVER,软件能自动形成模型的动力学模型方程,提供解算结果。本文模拟的是起落架从某个高度落下的动态性能,这里通常关心的主要内容有行程随时间的变化以及缓冲器的功量随着行程变化即功量图。

图2 缓冲器随行程变化曲线

图3 缓冲器的功量图

所得到的曲线与参考文献五所给的起落架实验曲线形状一致。由图二可知,起落架在空中降落的时,缓冲器没有压缩,缓冲器的行程为0。起落架着地以后,地面给支架以作用力,缓冲器开始压缩,同时,缓冲器的轴向力不断加大。缓冲器的行程在0.3秒左右达到最大值,最大值约350mm;随后缓冲器开始释放能量,缓冲器行程开始回弹,由图可知当回弹到约175毫米,完成一次往返行程,往返行程时间约为0.69秒。缓冲器的功量图是空气压缩曲线和油液压缩曲线的形状之和,由图三可见功量图比较饱满。
4 界面设计
为了方便修改起落架的仿真参数,利用ADAMS\VIEW的二次开发功能,设计带有小车式起落架初始设置参数的对话框,通过对话框编辑器来定制界面,对话框的程序有ADAMS软件本身的CMD语言来完成。定制的对话框如图四所示。

图4 小车式起落架参数输入界面

输入参数以后,程序能自动改变参数的数值,进行仿真,使建模更加简单,快捷,友好,更好的实现了人机交互。
5 结论
根据以上研究与分析,可以得到以下结论:
1.建模过程及虚拟样机仿真实现结果表明,ADAMS能建立起落架分析模型,并可进行动力学分析,所建立的模型有很高的可靠性。
2.利用ADAMS可以很方便的进行参数的修改和设定,以达到设计需要的性能的要求。
3.ADAMS\VIEW具有用户化设计功能,可定制图形界面和自动运行。

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