飞机轮胎爆破碎片实验与仿真模拟及安全性评估

通过实验研究并辅
值计算进行修正，
得到最真实的模拟 计算
之以仿真模拟，对
轮胎爆破进行安全 性评估
2
研究方案
对机体进行局部精准建模，筛 根据模拟计算的结果，筛选出最为 严酷的撞击条件，进行试验，将实 验数据与模拟数据进行对比分析， 修正仿真计算，得到准确的模拟结 果
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通过实验和仿真模拟测得轮胎碎 片的材料力学参数，如低应变率 和高应变率下的材料力学性能的 差距，低应变率采用准静态轴向 压缩测试技术，高应变率采用霍 普金森杆测试的方法
撰写论文
18.1~18.2
18.3~18.4
18.5~18.8
18.9~18.10
18.11~18.12
安排
4
1
预期与进度安排
通过试验与模拟计算，
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对轮胎爆破进行安全
进 度 安 排
性评估 将得到的模拟数据与实验数据进 行合理的比对分析，对数值计算 进行修正，得到精准的结果 通过计算结果与试验对 比，修正计算结果 通过综合考虑多方面 的影响因素，得到有 效且合理的仿真结果 查找比较最为贴近 实际的模拟方法 查阅国内外相关文献资料， 初步确定论文思路 进行试验研究以及进 行数值模拟计算
1
选题背景和意义
目录
2
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研究内容及方案
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论文工作量与难度
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预期与进度安排
选题背景和意义
ONE 1
1
选题背景
近些年关于航空轮胎爆裂、胎皮脱落等引起的不安全事件居高 不下，我国近20 年来轮胎爆破导致的事故率高达 22%，可见 航空轮胎对于保证飞行安全的重要性！
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根据资料可知，航空轮胎的爆破产生的轮胎碎片往往会打坏机翼，击伤 平尾，击漏油箱，毁坏起落架，损伤以致破坏喷气发动机，严重时，甚 至引起飞机着火，造成机毁人亡的重大事故，带来巨大的经济损失和不
可以减少现代飞机在发生轮胎爆破时碎片对机体及内 部精密仪器的损伤，降低出现灾难性的悲剧的概率
TWO
研究内容及 方案
2
1
研究内容
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完成飞机机体的局 部精准建模，使之 在模拟计算中能真 实的反映机身受力 情况、传力路径等
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对试验需要的机体 材料和轮胎碎片等 材料进行力学性能 测试，确定材料参 数
通过试验与仿真模 拟计算对照，对数
THREE
论文工作量 与难度
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工作量及难点
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轮胎碎片动态测量力学性能，以
及仿真模拟动态下的力学行为
如何建立飞机机体的有 限元模型，才能在FEM 轮胎碎片的本构模 型的选择
计算中真实有效的反映
机体的典型结构
仿真模拟的修正
分析考虑多种因素对数 值模拟的影响
不同冲击条件下机体材 料的动态响应
FOUR 预期与进度
联合航空局JAA
《JAA Temporary Guidance Material，Wheel And Tire Failure Model》
3
研究意义
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A
B
发生轮胎爆破时
轮胎碎片可能会击穿飞机机身、破坏机舱内精密仪器、
引起飞机着火、造成机毁人亡的重大事故，带来巨大 的经济损失和不良的政治影响
开展该领域研究时
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选出轮胎爆破时所飞溅出来的
碎片能冲击到的机体的典型结 构如机身下壁板，前起舱上壁 板，前货舱门等位置
通过实验和仿真模拟测得机体的材料力学参 数，通过拉伸试验测得应力应变曲线；通过 落锤冲击试验采集动态应变曲线；分析对比 机体材料在静态和动态力学性能的差距
仿真模拟不同情况下的轮胎碎片撞击机体 ，如轮胎碎片的大小、撞击的姿态、撞击 的速度、以及撞击的角度等因素
良的政治影响。
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研究现状
这些指导文件对航空轮胎的破坏形式以及 危害模式进行规定，但目前在航空轮胎碎 欧洲航空安全局EASA
《NoticeБайду номын сангаасof Proposed Amendment》
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片对结构冲击方面的研究较少，公开的资
料并不多
2000
2002
2013
美国联邦航空局FAA
《Airworthiness standards, transport category aeroplane》