HyperWorks软件在某型机维护舱门收放机构设计中的应用

    0 引言

    收放机构作为飞机舱门设计的重要组成部分，其设计的优劣将直接影响到舱门的操纵性乃至功能性，甚或对飞机的日常保养及设备通行带来不便，这对保证军机战时快速维修及民机持续适航尤为不利。因此，在某型飞机维护舱门收放机构的设计中，为减少研制风险，避免更改反复，故引入了虚拟仿真技术，通过应用HyperWorks软件中的Hy-perMesh模块建立了收放机构及其周边结构的有限元模型，并应用OptiStruct及MotionView/Mo-tionSolve模块对其结构刚强度及机构原理性进行了校核验证，大大降低了其研制风险及成本，加快了研制进度，同时显著提高了舱门的设计水平。

    1 维护舱门收放机构的设计

    维护舱门关闭状态下，收放机构的安装位置如图1所示，位于门体两侧，此时收放机构基本不承力，而由门体插销承受。

    维护舱门关闭状态下，收放机构的详细模型如图2所示，主要由主摇臂、连杆、扭力管组件、自锁拉杆组件、气弹簧、接头等构件组成，其中主摇臂组件、连杆组件、门体（未显示）与支座铰接形成四杆机构，同时在主摇臂与机框支座间各布置有一组气弹簧，从而在舱门收起时提供助力，在舱门打开时提供缓冲阻尼。另外，在门体与连杆之间连接有一组自锁拉杆，当舱门开启到位后，自锁拉杆会协调运动到触发点而锁死定位，以防止舱门在外界干扰下产生偏摆。

    图1 收放机构安装位置示意图

    图2 收放机构详细模型示意图

    舱门开启状态，收放机构如图3所示。

    图3 舱门开启状态收放机构示意图

    2 计算模型的建立

    2.1 建模方法

    2.1.1 有限元模型的简化

    收放机构有限元模型简化时，主要考虑了门结构的受力特点及刚度特性，模型取自CATIA三维数模及二维图纸，具体简化原则及方法如下：

    （1）框、梁、长桁、隔板等薄板件采用壳单元

    壳单元是一种能模拟拉、压、剪和弯的二维单元，适合用于薄板件分析。本次建模框、梁、长桁、隔板、蒙皮等采用壳单元（CQUAD4)建模，属性采用PSHELL，其建模流程如图4所示。

    图4 壳单元建模流程

    (2)厚板件及实体机加件采用六面体单元

    实体建模以二维单元为基础，通过二维单元拉伸、旋转等操作实现三维建模，若实体形状较为复杂，则需进行实体切割，剖成mappable可映射的小体，然后用solidmap功能划分六面体网格。本次维护舱门所采用单元为CHEXA，其属性采用PS0L-ID。