基于ADAMS/View小車(chē)式起落架動(dòng)態(tài)仿真

2017-03-02 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文介紹如何利用系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS建立小車(chē)式起落架的三維模型,然后對(duì)小車(chē)式起落架動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析,并實(shí)現(xiàn)小車(chē)式起落架的界面設(shè)計(jì),仿真研究表明,所建立的仿真模型可以為進(jìn)一步研究小車(chē)式起落架的試驗(yàn)樣機(jī)奠定基礎(chǔ)。

1 前言
起落架是飛機(jī)的重要部件,是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)起飛和著陸的重要裝置。起落架性能的優(yōu)劣直接影響飛機(jī)起飛著陸時(shí)的安全。關(guān)于起落架的設(shè)計(jì)和分析,現(xiàn)階段我國(guó)主要采用傳統(tǒng)的方法,求解運(yùn)動(dòng)方程和做物理實(shí)驗(yàn),耗時(shí)費(fèi)力。ADAMS(Automatic Dynamic Analysis Of Mechanical System)是目前世界范圍內(nèi)使用最廣泛的多體系統(tǒng)仿真軟件,具有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析功能,可以確定系統(tǒng)在任何時(shí)刻的速度,加速度;同時(shí)可以確定系統(tǒng)及構(gòu)件所需要的作用力和反作用力。利用ADAMS軟件對(duì)起落架進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī),可以快速方便的修改模型,節(jié)省大量的人力和物力。
2 仿真模型的建立
ADAMS/VIEW是一個(gè)強(qiáng)大的建模和仿真環(huán)境,它可以建模仿真和優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)模型。在ADAMS/VIEW中創(chuàng)建構(gòu)件幾何模型可以用自身的建模工具,也可以由其它的CAD軟件導(dǎo)入。讀入方式以模型方式或構(gòu)件方式分層引入或整體引入。由于小車(chē)式起落架結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜,本文首先利用Dassault公司的CATIA三維軟件完成小車(chē)式起落架模型,以* *.stl格式輸出,然后將這種中間格式的文件再通過(guò)ADAMS的file菜單中的import讀入,再將部件按照實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行正確放置,完成ADAMS/View模塊中建模,,其幾何模型如圖一所示。

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圖1 小車(chē)式起落架模型

仿真特性決定了建模特性,所建立的模型并不需要和真實(shí)模型一樣,可以忽略對(duì)一些對(duì)性能影響不大的因素,外筒和內(nèi)筒之間以移動(dòng)副相連,能在垂直方向相對(duì)移動(dòng),內(nèi)筒和車(chē)架之間以旋轉(zhuǎn)副相連,機(jī)輪與車(chē)架之間以旋轉(zhuǎn)副相連。空氣彈簧力隨行程是非線性變化的,緩沖器的油液力和緩沖器的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化是非線性的,這兩個(gè)力通過(guò)樣條曲線SPLINE來(lái)實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)限制力用STEP函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。輪胎與地面之間的力由接觸函數(shù)來(lái)精確的模擬。
3 仿真結(jié)果的分析
計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的分析流程,主要包括建模和求解兩個(gè)階段。導(dǎo)入了幾何模型,定義了材料的屬性,定義了運(yùn)動(dòng)副和載荷,前處理已經(jīng)基本結(jié)束。啟動(dòng)求解器模塊ADAMS/SOLVER,軟件能自動(dòng)形成模型的動(dòng)力學(xué)模型方程,提供解算結(jié)果。本文模擬的是起落架從某個(gè)高度落下的動(dòng)態(tài)性能,這里通常關(guān)心的主要內(nèi)容有行程隨時(shí)間的變化以及緩沖器的功量隨著行程變化即功量圖。

圖2 緩沖器隨行程變化曲線

圖3 緩沖器的功量圖

所得到的曲線與參考文獻(xiàn)五所給的起落架實(shí)驗(yàn)曲線形狀一致。由圖二可知,起落架在空中降落的時(shí),緩沖器沒(méi)有壓縮,緩沖器的行程為0。起落架著地以后,地面給支架以作用力,緩沖器開(kāi)始?jí)嚎s,同時(shí),緩沖器的軸向力不斷加大。緩沖器的行程在0.3秒左右達(dá)到最大值,最大值約350mm;隨后緩沖器開(kāi)始釋放能量,緩沖器行程開(kāi)始回彈,由圖可知當(dāng)回彈到約175毫米,完成一次往返行程,往返行程時(shí)間約為0.69秒。緩沖器的功量圖是空氣壓縮曲線和油液壓縮曲線的形狀之和,由圖三可見(jiàn)功量圖比較飽滿。
4 界面設(shè)計(jì)
為了方便修改起落架的仿真參數(shù),利用ADAMS\VIEW的二次開(kāi)發(fā)功能,設(shè)計(jì)帶有小車(chē)式起落架初始設(shè)置參數(shù)的對(duì)話框,通過(guò)對(duì)話框編輯器來(lái)定制界面,對(duì)話框的程序有ADAMS軟件本身的CMD語(yǔ)言來(lái)完成。定制的對(duì)話框如圖四所示。

圖4 小車(chē)式起落架參數(shù)輸入界面

輸入?yún)?shù)以后,程序能自動(dòng)改變參數(shù)的數(shù)值,進(jìn)行仿真,使建模更加簡(jiǎn)單,快捷,友好,更好的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。
5 結(jié)論
根據(jù)以上研究與分析,可以得到以下結(jié)論:
1.建模過(guò)程及虛擬樣機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明,ADAMS能建立起落架分析模型,并可進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,所建立的模型有很高的可靠性。
2.利用ADAMS可以很方便的進(jìn)行參數(shù)的修改和設(shè)定,以達(dá)到設(shè)計(jì)需要的性能的要求。
3.ADAMS\VIEW具有用戶化設(shè)計(jì)功能,可定制圖形界面和自動(dòng)運(yùn)行。

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