详情

原文传递新一代大型飞机作用下刚性道面荷载应力研究与应用

论文题名：	新一代大型飞机作用下刚性道面荷载应力研究与应用
关键词：	飞机荷载;刚性道面;荷载应力;设计方法;起落架;应力分析;道面结构;三维有限元;临界荷位;传力杆;机场;弯拉应力;疲劳损伤;有限元模型;荷载作用;构型;机型;厚度;分析表;面结构参数
摘要：	随着我国民航事业的发展，机场建设逐步扩大。刚性道面在承受荷载能力、道面的使用寿命、工程费用等方面均具有较大的优势，在我国新建机场中占有很大的比例。新一代大型飞机(New Generation Large Aircraft，NGLA)不断问世，以波音的B777系列、空客的A380系列为代表的NGLA已开始逐步投入使用。现行刚性道面设计普遍采用设计飞机法，其以普通机型的荷载应力分析为依据，已不适用大型飞机作用下的刚性道面设计。飞机荷载应力分析是刚性道面设计的首要环节，新一代大型飞机的起落架构型复杂、覆盖范围广、轴载重、轮压高、制动产生的水平力大，在这种复杂起落架的作用之下，刚性道面会表现出特殊的响应规律，如何在设计中恰当地考虑大型飞机的作用和影响，是构建现代机场刚性道面设计方法的重要内容。因此，本文确立以有限元法作为大型飞机荷载应力分析手段，详细论述了刚性道面在大型飞机荷载作用下的响应情况，并将大型飞机的荷载应力分析结果应用到刚性道面设计方法中。本文总结了现有刚性道面设计中的飞机荷载参数，对起落架构型、轮载、接触压力、轮印尺寸等进行了详细的评述；并结合刚性道面结构特点，建立了道面结构三维有限元多板模型；在此基础上分别对典型大型飞机A380-800和 B777-300ER作用下不同类型刚性道面结构的响应展开了分析和研究。结果表明，刚性道面三维有限元多板模型精度符合工程要求。大型飞机与普通飞机的荷载应力特征存在不同：大型飞机所产生的板底弯拉应力在同等条件下远远大于普通机型的对应值；大型飞机的板底弯拉应力平面分布跨度较大；大型飞机的复杂起落架多轮叠加效应明显，受起落架构型、轮载大小、飞机荷载作用位置和基层刚度等多方面因素影响；大型飞机的临界荷位在道面板的横缝边缘中部，而普通机型的临界荷位在纵缝边缘中部，建议在包含大型飞机运行的道面厚度设计时应针对这两个位置进行比较计算分析，选择最大者作为道面设计厚度。传力杆受力分析表明轮载附近的传力杆剪力和弯矩最大，在传荷中起到显著作用，对传力杆的容许应力验算表明现行规范中的传力杆布置及参数取值满足大型飞机作用下的道面设计要求。临界荷位的板边应力折减分析表明不同起落架构型、轮载、道面结构参数的有限元模型，其应力折减完全不同，采用传统的单一应力折减系数经验值β不符合实际情况。通过大型飞机荷载对道面厚度的设计影响分析，主要从荷载应力计算、混合交通设计考虑和适用大型飞机的道面疲劳方程三方面对现有刚性道面设计方法进行改进。在此基础上，以Miner的疲劳损伤为基础，以道面累积损伤系数为核心，初步建立了适应新一代大型飞机的刚性道面设计方法及分析流程，并以设计示例进行应用和验证。本文的研究不仅为刚性道面的设计提供了技术基础，而且为相关技术规范的修订提供了科学的依据，更为我国建立适应新一代大型飞机的机场刚性道面设计新方法提供思路。关键词：机场，刚性道面，新一代大型飞机，复杂起落架，三维有限元，多板模型，荷载应力分析，疲劳损伤，设计方法
作者：	王显祎
专业：	道路与铁道工程
导师：	蒋作舟;凌建明
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文