CN111056041B - 一种襟翼咔滞的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种襟翼咔滞的处理方法，襟翼包括襟翼本体和襟翼运动机构，所述襟翼运动机构包括滑轮架，滑轨和滚轮，其中，部分滑轨嵌套于滑轮架内，滚轮设置于所述滑轨上、且用于连接滑轮架和滑轨，滑轨的一端通过滑轨关节与襟翼本体连接，滑轮架远离滑轨关节的一端与固定翼后梁连接，该处理方法包括：根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，得到相应系统故障模式下的滑轨关节区域的载荷；根据所述滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，得到襟翼运动机构的强度和刚度结果参数。本发明实施例解决了由于操纵系统故障，使得飞机襟翼受载运动机构变形咔滞，而导致运动机构变形异常，局部强度失效的问题。

Description

一种襟翼咔滞的处理方法
技术领域
本申请涉及但不限于结构强度分析技术领域，尤指一种襟翼咔滞的处理方法。
背景技术
飞机襟翼动力由飞机操控系统提供，操纵系统故障的产生会导致襟翼变形异常，从而使得飞机襟翼受载运动机构变形咔滞，咔滞后机构传力路线发生变化，机构变形异常，局部强度失效。因此，目前亟需对飞机机翼展开机构咔滞下的刚度及强度分析。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种襟翼咔滞的处理方法，以解决由于操纵系统故障，使得飞机襟翼受载运动机构变形咔滞，而导致运动机构变形异常，局部强度失效的问题。
本发明实施例提供一种襟翼咔滞的处理方法，所述襟翼包括襟翼本体和襟翼运动机构，所述襟翼运动机构包括滑轮架，滑轨和滚轮，其中，部分滑轨嵌套于滑轮架内，滚轮设置于所述滑轨上、且用于连接滑轮架和滑轨，滑轨的一端通过滑轨关节与襟翼本体连接，滑轮架远离滑轨关节的一端与固定翼后梁连接，所述襟翼咔滞的处理方法包括：
根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，得到相应系统故障模式下的滑轨关节区域的载荷；
根据所述滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，得到襟翼运动机构的强度和刚度结果参数。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，包括：
根据系统故障模式，确定襟翼结构的故障形式；
根据已确定的襟翼结构的故障形式，确定襟翼运动机构的故障边界；
根据已确定的襟翼运动机构的故障边界，建立板杆有限元传力模型；
通过所述板杆有限元模型进行襟翼运动机构的传力分析，得到所述滑轨关节区域的载荷。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述系统故障模式包括以下至少一项：系统咔滞，系统误制动和作动器失效；所述襟翼结构的故障形式包括：襟翼运动机构在运动过程中的咔滞，襟翼过放咔滞和襟翼过收咔滞。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述襟翼运动机构的故障边界包括：滚轮与滑轨缘条的接触咔滞，滚轮与滑轨上第一挡销的过放咔滞，滚轮与滑轨上第二挡销的过收咔滞。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述根据所述滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，包括：
步骤A，根据所述滑轨关节区域的载荷进行滚轮与滑轨的工程受力分析，得到滚轮与滑轨结构的受力状态；
步骤B，根据所述受力状态，建立滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态；
步骤C，建立几何非线性条件限制；
步骤D，对滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域进行一阶六面体网格划分，对襟翼运动机构中除所述滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域的其他区域进行四面体网格划分，得到实体有限元强度和刚度模型；
步骤E，通过非线性隐式迭代求解器对所述实体有限元强度和刚度模型进行非线性求解，得到强度和刚度计算结果；
步骤F，对计算出的强度和刚度计算结果进行分析处理，得到所述襟翼运动机构的强度和刚度结果参数。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态包括：滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触对。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述几何非线性条件限制在滚轮与滑轨结构的局部应变超过预定值时具有限制作用，所述预定值为应变值大于百分之二。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，所述分析处理为在相应系统故障模式下满足强度约束、刚度约束和磨损强度约束的襟翼运动机构的强度和刚度分析，所述方法还包括：
在所述襟翼运动机构的强度和刚度结果参数不满足所述强度约束、刚度约束和磨损强度约束中至少一个约束条件时，重复执行步骤A到步骤F，直到得到的襟翼运动机构的强度和刚度结果参数满足所述强度约束、刚度约束和磨损强度约束。
可选地，如上所述的襟翼咔滞的处理方法中，
所述强度约束为：最大等效应力小于或等于襟翼运动机构的极限强度；
所述刚度约束为：襟翼运动机构的最大变形小于或等于襟翼运动机构的许可变形；
所述磨损强度约束为：滚轮结构最大接触应力小于或等于n倍的滚轮结构极限强度，其中，所述n取值为2.1到2.5之间。
本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法，采用某型机襟翼为目标，依据系统故障模式，给出机构咔滞形式，对不同咔滞形式进行机构传力路线分析，得到机构关节点的故障载荷，并进行故障载荷下细节刚度失效分析及强度磨损分析，该分析结果用于指导机构细节设计，如上述优化反复，得到满足刚度约束、磨损强度约束、轴承卡死约束下的最优机构刚度参数；最终形成一整套基于系统故障的襟翼咔滞运动机构分析方法。采用本发明实施例提供的方法，可以实现对系统故障襟翼咔滞情况下进行准确传力路线的分析；还可以实现对系统咔滞情况进行机构强度及刚度的分析，从而有效减轻结构重量。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种襟翼咔滞的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种襟翼的结构示意图；
图3为图2所示襟翼中襟翼运动机构的结构示意图；
图4为本发明实施例中一种襟翼运动机构在运动过程中的咔滞的示意图；
图5为本发明实施例中一种襟翼运动机构的过放咔滞的示意图；
图6为本发明实施例中一种板杆有限元传力模型的示意图；
图7为本发明实施例中一种滚轮与滑轨缘条无摩擦弹塑性接触对的示意图；
图8为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法所建立的一种有限元模型的示意图；
图9为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构应力云图；
图10为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构变形云图；
图11为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构接触力的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种襟翼咔滞的处理方法的流程图。图2为本发明实施例中一种襟翼的结构示意图，图3为图2所示襟翼中襟翼运动机构的结构示意图。参考图2和图3所示，本发明实施例中的襟翼包括襟翼本体3和襟翼运动机构1和2，其中，襟翼运动机构包括滑轮架，滑轨和滚轮，可以看出，部分滑轨嵌套于滑轮架内，滚轮设置于滑轨上、且用于连接滑轮架和滑轨，滑轨的一端通过滑轨关节与襟翼本体连接，滑轮架远离滑轨关节的一端与固定翼后梁连接。基于图2和图3所示襟翼的结构，本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法可以包括如下步骤：
S110，根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，得到相应系统故障模式下的滑轨关节区域的载荷；
S120，根据滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，得到襟翼运动机构的强度和刚度结果参数。
如图3中，滑轨左端连接襟翼本体，滑轮架右端连接在固定翼后梁上，滚轮相对于滑轨的运动，带动襟翼的收放。
本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法，针对系统故障襟翼咔滞情况下，给出机构传力及强度刚度精确分析方式，形成一套故障咔滞下机构传力及强度、刚度计算方法。步骤120中得到的襟翼运动机构的强度和刚度结果参数用于指导襟翼运动机构的结构设计。
可选地，本发明实施例中，S110中根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析的实现方式，可以包括：
步骤a，根据系统故障模式，确定襟翼结构的故障形式；
步骤b，根据已确定的襟翼结构的故障形式，确定襟翼运动机构的故障边界；
步骤c，根据已确定的襟翼运动机构的故障边界，建立板杆有限元传力模型；
步骤d，通过板杆有限元模型进行襟翼运动机构的传力分析，得到滑轨关节区域的载荷。
可选地，本发明实施例中的系统故障模式可以包括以下至少一项：系统咔滞，系统误制动和作动器失效；相应地，襟翼结构的故障形式可以包括：襟翼运动机构在运动过程中的咔滞，襟翼过放咔滞和襟翼过收咔滞。
举例来说，本发明实施例中系统故障模式与故障形式的对应关系可以包括：
系统咔滞——襟翼运动机构在运动过程中的咔滞；如图4所示，为本发明实施例中一种襟翼运动机构在运动过程中的咔滞的示意图；
作动器失效——襟翼过放(或过收)咔滞；
系统误制动——可能产生上述咔滞中的一种或两种。
可选地，本发明实施例的上述步骤b中确定出的襟翼运动机构的故障边界可以包括：滚轮与滑轨缘条的接触咔滞(如图4所示)，滚轮与滑轨上第一挡销的过放咔滞，滚轮与滑轨上第二挡销的过收咔滞，如图5所示，为本发明实施例中一种襟翼运动机构的过放咔滞的示意图。
可选地，上述步骤c中建立的板杆有限元传力模型，如图6所示，为本发明实施例中一种板杆有限元传力模型的示意图。
可选地，本发明实施例中S120的实现方式，可以包括如下步骤：
步骤A，根据滑轨关节区域的载荷进行滚轮与滑轨的工程受力分析，得到滚轮与滑轨结构的受力状态；
步骤B，根据受力状态，建立滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态；
步骤C，建立几何非线性条件限制；
步骤D，对滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域进行一阶六面体网格划分，对襟翼运动机构中除滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域的其他区域进行四面体网格划分，得到实体有限元强度和刚度模型；如图8所示，为本发明实施例中一种有限元模型的示意图；
步骤E，通过非线性隐式迭代求解器对实体有限元强度和刚度模型进行非线性求解，得到强度和刚度计算结果；
步骤F，对计算出的强度和刚度计算结果进行分析处理，得到襟翼运动机构的强度和刚度结果参数。
如图7所示，为本发明实施例中一种滚轮与滑轨缘条无摩擦弹塑性接触对的示意图，本发明实施例的步骤B中滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态可以包括：滚轮与滑轨缘条无摩擦弹塑性接触对，其中，接触对包括：1’与5’接触对，2’与5’接触对，3’与5’接触对，以及4’与5’接触对。
可选地，本发明实施例的步骤C中，建立的几何非线性条件限制在滚轮与滑轨结构的局部应变超过预定值时具有限制作用，该预定值为应变值大于百分之二。
可选地，本发明实施例的步骤F中，分析处理为在相应系统故障模式下满足强度约束、刚度约束和磨损强度约束的襟翼运动机构的强度和刚度分析；相应地，本发明实施例提供的方法还可以包括：
步骤G，在襟翼运动机构的强度和刚度结果参数不满足强度约束、刚度约束和磨损强度约束中至少一个约束条件时，重复执行步骤A到步骤F，直到得到的襟翼运动机构的强度和刚度结果参数满足强度约束、刚度约束和磨损强度约束。
需要说明的是，本发明实施例中的强度约束为：最大等效应力小于或等于襟翼运动机构的极限强度；即σmax≤σb；
其中，σmax为最大等效应力；
σb为结构极限强度。
本发明实施例中的刚度约束为：襟翼运动机构的最大变形小于或等于襟翼运动机构的许可变形；即fmax≤fb；
其中，fmax为结构最大变形；
fb为结构许可变形。
磨损强度约束为：滚轮结构最大接触应力小于或等于n倍的滚轮结构极限强度，即σcmax≤(2.1～2.5)σb；
其中，n取值为2.1到2.5之间；
σcmax为结构最大接触应力；
σb为结构极限强度。
本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法，采用某型机襟翼为目标，依据系统故障模式，给出机构咔滞形式，对不同咔滞形式进行机构传力路线分析，得到机构关节点的故障载荷，并进行故障载荷下细节刚度失效分析及强度磨损分析，该分析结果用于指导机构细节设计，如上述优化反复，得到满足刚度约束、磨损强度约束、轴承卡死约束下的最优机构刚度参数；最终形成一整套基于系统故障的襟翼咔滞运动机构分析方法。采用本发明实施例提供的方法，可以实现对系统故障襟翼咔滞情况下进行准确传力路线的分析；还可以实现对系统咔滞情况进行机构强度及刚度的分析，从而有效减轻结构重量。
以下通过一个具体实施示例对本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法的实施方式进行详细说明。已知某型机后缘襟翼，由运动机构1及本体2组成，如图2。运动机构在相应位置以保证襟翼不同角度的收放状态，运动机构包括滑轨、滑轮架及滚轮，如图3。针对结构的该襟翼咔滞的处理方法具体可以包括如下步骤：
步骤1，依据系统故障模式(系统卡滞、系统误制动、作动器失效)，确定襟翼结构的故障形式；举例说明，系统卡滞——运动机构在运动过程中的咔滞，作动器失效——襟翼过放(或过收)咔滞，误制动——可能产生上述咔滞中的一种或两种；
步骤2，在一定结构故障模式下，确定运动机构故障边界(滚轮与滑轨运动过程咔滞、襟翼过放机构咔滞)，如图4和图5所示；
步骤3，基于运动机构故障边界，进行板杆有限元模型下运动机构细节传力分析，如图6所示板杆有限元传力模型，得到滑轨连接关节处载荷；
步骤4，依据滚轮与滑轨结构的受力状态，建立滚轮与滑轨缘条无摩擦弹塑性接触对，如图6所示接触对；其中，包括1’与5’接触对，2’与5’接触对，3’与5’接触对，4’与5’接触对；
步骤5，输入几何非线性条件限制：滚轮与滑轨结构的局部应变超过预定值(预定值例如为应变值大于2％))，键入几何非线性条件输入限制；
步骤6，由于滚轮与滑轨结构在传力过程中三种非线性耦合且应力梯度很大，理想接触收敛结果对网格依赖度高，因此，对滑轨与滚轮局部接触区域网格单元类型采用一阶六面体单元，对于其他区域四面体网格划分，如图8所示有限元模型；
步骤7，选择非线性隐式迭代求解器进行非线性求解；
步骤8，依据计算结果，得到系统故障载荷作用下满足强度约束、刚度约束、磨损强度约束的运动机构强度分析结果。在计算结果未满足要求的情况下，通过反复迭代，得到最终结构参数，根据参数指定结构设计。
其中，强度约束、刚度约束、磨损强度约束在上述实施例中已经详细描述，故在此不再赘述。
本发明上述各实施例提供的襟翼咔滞的处理方法，适用于系统故障襟翼咔滞情况下机构传力及强度刚度精确分析。该方法具有较大应用价值，已经在某型号系统故障襟翼咔滞分析中得到验证。参考图2所示，为某型机运动机构，采用滑轨-滑轮架结构形式，滚轮为主传力件。依据上述实施例中的技术方案，确定故障咔滞模式下重要关节处载荷，依据故障载荷考虑细节接触状态、进行非线性状态下的强度、刚度分析及滚轮载荷大小分析，得到机构应力云图、机构变形云图、机构接触力，具体见图9到图11所示，其中，图9为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构应力云图，图9中的S为等效应力，图10为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构变形云图，图10中的U为结构变形，图11为采用本发明实施例提供的襟翼咔滞的处理方法得到的机构接触力的示意图，图11中示意出机构滚轮接触力分布，其中， F1为1号滚轮力，F4为4号滚轮力，横坐标为滑轨关节点载荷，单位N，纵坐标为滚轮接触力，单位N。
经过验证，本发明实施例中，依据机构强度约束条件、刚度约束条件、机构磨损约束条件，得到准确、合理强度计算结果，并对结构进行减重。相对工程计算方法，结构重量有效减轻19.5％，此试验结果已经得到了试验验证。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，所述襟翼包括襟翼本体和襟翼运动机构，所述襟翼运动机构包括滑轮架，滑轨和滚轮，其中，部分滑轨嵌套于滑轮架内，滚轮设置于所述滑轨上、且用于连接滑轮架和滑轨，滑轨的一端通过滑轨关节与襟翼本体连接，滑轮架远离滑轨关节的一端与固定翼后梁连接，所述襟翼咔滞的处理方法包括：
根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，得到相应系统故障模式下的滑轨关节区域的载荷；
根据所述滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，得到襟翼运动机构的强度和刚度结果参数；
其中，所述根据系统故障模式，对襟翼结构进行传力分析，包括：
根据系统故障模式，确定襟翼结构的故障形式；
根据已确定的襟翼结构的故障形式，确定襟翼运动机构的故障边界；
根据已确定的襟翼运动机构的故障边界，建立板杆有限元传力模型；
通过所述板杆有限元传力模型进行襟翼运动机构的传力分析，得到所述滑轨关节区域的载荷；
所述根据所述滑轨关节区域的载荷，对滑轨和滑轮架进行强度和刚度分析，包括：
步骤A，根据所述滑轨关节区域的载荷进行滚轮与滑轨的工程受力分析，得到滚轮与滑轨结构的受力状态；
步骤B，根据所述受力状态，建立滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态；
步骤C，建立几何非线性条件限制；
步骤D，对滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域进行一阶六面体网格划分，对襟翼运动机构中除所述滚轮以及滚轮与滑轨的接触区域的其他区域进行四面体网格划分，得到实体有限元强度和刚度模型；
步骤E，通过非线性隐式迭代求解器对所述实体有限元强度和刚度模型进行非线性求解，得到强度和刚度计算结果；
步骤F，对计算出的强度和刚度计算结果进行分析处理，得到所述襟翼运动机构的强度和刚度结果参数；
所述分析处理为在相应系统故障模式下满足强度约束、刚度约束和磨损强度约束的襟翼运动机构的强度和刚度分析，所述方法还包括：
在所述襟翼运动机构的强度和刚度结果参数不满足所述强度约束、刚度约束和磨损强度约束中至少一个约束条件时，重复执行步骤A到步骤F，直到得到的襟翼运动机构的强度和刚度结果参数满足所述强度约束、刚度约束和磨损强度约束。
2.根据权利要求1所述的襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，所述系统故障模式包括以下至少一项：系统咔滞，系统误制动和作动器失效；所述襟翼结构的故障形式包括：襟翼运动机构在运动过程中的咔滞，襟翼过放咔滞和襟翼过收咔滞。
3.根据权利要求2所述的襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，所述襟翼运动机构的故障边界包括：滚轮与滑轨缘条的接触咔滞，滚轮与滑轨上第一挡销的过放咔滞，滚轮与滑轨上第二挡销的过收咔滞。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，所述滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触状态包括：滚轮与滑轨缘条的无摩擦弹塑性接触对。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，所述几何非线性条件限制在滚轮与滑轨结构的局部应变超过预定值时具有限制作用，所述预定值为应变值大于百分之二。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的襟翼咔滞的处理方法，其特征在于，
所述强度约束为：最大等效应力小于或等于襟翼运动机构的极限强度；
所述刚度约束为：襟翼运动机构的最大变形小于或等于襟翼运动机构的许可变形；
所述磨损强度约束为：滚轮结构最大接触应力小于或等于n倍的滚轮结构极限强度，其中，所述n取值为2.1到2.5之间。
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