[发明专利]一种飞机舱门机构载荷计算方法

说明书

一种飞机舱门机构载荷计算方法，根据舱门机构的载荷传递路径，将构成舱门的零件划分为承力零件和非承力零件，建立舱门机构承力零件的刚体动力学模型、有限元模型并生成承力零件的柔性体模态中性文件，用承力零件的柔性体模态中性文件替代刚体动力学模型中的承力零件，建立刚柔耦合动力学模型，对刚柔耦合动力学模型施加边界条件、驱动及载荷工况，进行舱门运动过程仿真，得到舱门在运动过程中机构载荷的时间历程数据，设置卡阻点，施加手柄力，进行卡阻状态的刚柔耦合动力学分析，根据机构载荷对承力零件进行强度评估，如果承力零件强度不满足舱门的设计要求，则需要对承力零件进行适当的结构优化。

技术领域

本发明属于飞机设计技术领域，具体涉及一种飞机舱门机构载荷计算方法。

背景技术

舱门是飞机上用于旅客进出机舱的活动部件，对民用飞机结构、功能的完整性具有重要意义。在开启关闭过程中，通过手柄转动驱动锁闩和舱门运动，实现舱门打开和锁闭，舱门机构运行过程中要实现规定的运动功能要求同时还要克服各种外力作用。而舱门机构设计的强度要求主要包括以下内容：

a)正常开关门的手柄载荷应满足设计要求，通常不超过225N；

b)根据CCAR25.783和AC解释，在机构卡阻时舱门机构需要承受1360N的手柄操纵力；

c)舱门机构卡阻状态的机构载荷不能超过25000N。由于舱门机构空间范围有限，如果机构载荷太大，从结构设计的角度来看零件设计是无法实现的；

d)舱门机构零件在机构载荷作用下不得发生破坏。

因此准确获取机构内力，是舱门设计的关键问题。舱门运动过程中，通常包含解锁、解闩提升和打开三个阶段，其中解锁和解闩提升主要是通过凸轮传动来控制舱门机构的运动顺序，以往分析时把零件当成刚性系统，认为运动过程中不会发生弹性变形，当机构运动过程发生卡阻时，凸轮接触力的力臂极小甚至为0。在这种情况下，采用刚体假设的分析将得到较大甚至是无穷大的机构载荷，影响强度分析工作的顺利开展。

而实际上，由于零件弹性变形的影响，机构受力后会有较大的位移变化，受力状态会发生改变，凸轮接触力的力臂也会逐渐增大，导致机构载荷发生变化，因此零件刚度对机构运动的影响是一个不可忽略的因素。在工程上虽然可以采用试验件或者直接在产品上测试舱门机构载荷，但是这样一旦发现问题，必然要对产品进行更改，这样不仅加长了产品开发的周期也增加了开发的成本，费时费力，在工程研发阶段这种方法并不可取。因此需要一种新的计算方法，方便、快速、准确地进行舱门机构载荷计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实用性强、满足工程应用的舱门机构动力学模型与机构载荷计算方法，获取准确的舱门机构载荷，解决舱门机构强度计算问题。本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种飞机舱门机构载荷计算方法，其特征在于包含以下内容：1)根据舱门机构的载荷传递路径，将构成舱门的零件划分为承力零件和非承力零件，建立舱门机构承力零件的刚体动力学模型；2)建立承力零件的有限元模型并生成承力零件的柔性体模态中性文件；3)用承力零件的柔性体模态中性文件替代刚体动力学模型中的承力零件，建立刚柔耦合动力学模型；4)对刚柔耦合动力学模型施加边界条件、驱动及载荷工况，进行舱门运动过程仿真，得到舱门在运动过程中机构载荷的时间历程数据；5)在刚柔耦合动力学模型中设置卡阻点，施加手柄力，进行卡阻状态的刚柔耦合动力学分析，得到卡阻状态的机构载荷；6)对步骤4)和步骤5)得到的机构载荷进行评估，判断是否满足舱门设计要求以及是否需要对舱门的布置方案进行优化更改；7)根据机构载荷对承力零件进行强度评估，如果承力零件强度不满足舱门的设计要求，则需要对承力零件进行适当的结构优化。

步骤1)中将舱门机构中传递机构载荷的零件定义为承力零件，通过ADAMS软件，建立舱门机构承力零件的刚体动力学模型。