機場剛性道面結構動力行為感知、模擬與表達

《機場剛性道面結構動力行為感知、模擬與表達》是依託同濟大學，由凌建明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：機場剛性道面結構動力行為感知、模擬與表達
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：凌建明
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

機場剛性道面的力學行為和使用壽命對疲勞應力水平十分敏感。新一代大型飛機的複雜起落架構型和荷載強化了對道面的動力作用，道面不平整度的激振效應增強了道面的動力回響，從而使現有基於靜力學的剛性道面結構設計與評價方法面臨挑戰，其改進的基礎則是對道面動力行為的準確掌握和科學表達。項目依託浦東國際機場四跑道工程，研發不停航條件下道面結構動力回響綜合感知系統，現場感知不同條件下剛性道面真實的力學回響量。運用虛擬樣機技術構建高精度飛機整機仿真模型，以提取作用於道面的動態荷載激勵函式；進一步考慮道面接縫條件和地基阻尼特性，建立並利用現場感知數據驗證剛性道面結構動力分析三維數值模型；系統模擬典型剛性道面結構對各種飛機作用的力學回響，揭示機場剛性道面結構動力行為的特徵和規律。面向道面結構設計、評價與壽命預估，提出道面結構動力行為的多模態表達方式與參數。從而為構建剛性道面結構設計與評價新方法提供理論和數據。

結題摘要

飛機滑跑、降落、轉彎和剎車過程中產生的地面動力荷載必然引發道面板的複雜應力狀態，進而導致不同部位道面疲勞損傷的差異，而新一代大型飛機的高速跑滑特性和複雜操控狀態進一步加劇了問題的複雜性。課題依託浦東國際機場四跑道工程，提出了機場剛性道面結構動力行為現場感知方法，構建了不停航條件下道面結構動力回響綜合感知系統。利用現場感知數據，對彎沉測試荷載和飛機荷載作用下的道面結構回響規律進行了分析。此外，通過對輪跡偏移實測數據的統計分析，給出了飛機輪跡空間機率分布函式和參數。利用虛擬樣機技術，藉助ADAMS/aircraft建立了A320、A330和A380全機模型，並且利用虛擬試驗台和Fortran子程式對飛機滑跑、降落、轉彎和剎車4種運動狀態進行了仿真分析和規律表達，明確了飛機地面動力荷載譜和動載係數。利用ABAQUS建立了機場剛性道面結構動力回響分析三維有限元模型，並利用現場原位測試數據對模型進行了驗證。在此基礎上，利用虛擬樣機仿真結果和有限元模型對飛機地面運動狀態效應、接縫傳荷效應、多輪疊加效應進行了分析和表達。最後，利用有限元模型，構建了道面結構回響基礎資料庫並給出了多維差值算法，通過編程實現了道面結構回響影響面的構建，該影響面可廣泛用於道面板應力回響譜及回響峰值的計算。課題總計發表論文7篇，申請發明專利1項，申請軟體著作權1項，培養博士後1名，博士研究生2名，碩士研究生4名。