摘要：空客a380-800飛機(jī)（簡稱a380）作為大型飛機(jī)的代表，最大起飛重量相比于一般通用民航飛機(jī)增長41.09%，主起落架構(gòu)型較復(fù)雜。且目前瀝青混凝土道面應(yīng)用于很多國際大型民用機(jī)場，而我國機(jī)場主要采用水泥混凝土道面，為進(jìn)一步與國際接軌，分析a380荷載作用于瀝青混凝土道面的結(jié)構(gòu)響應(yīng)具有一定意義。本文就針對(duì)大型飛機(jī)荷載作用下SEA道面結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了研討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：大型飛機(jī)荷載;SEA;道面結(jié)構(gòu);響應(yīng)

1道路模型及荷載參數(shù)

1.1SEA機(jī)場道面結(jié)構(gòu)

機(jī)場柔性道面設(shè)計(jì)通常采用Sma13型瀝青混凝土（瀝青瑪蹄脂碎石混合料）作為機(jī)場道面的上面層，采用ac20型瀝青混凝土作為機(jī)場道面的中面層和下面層，從而構(gòu)成機(jī)場道面結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)可使機(jī)場道面具有良好的耐磨損性、修復(fù)簡便性以及穩(wěn)定性等。當(dāng)前機(jī)場瀝青道面主要病害為輪轍，結(jié)合有關(guān)研究資料，輪轍主要發(fā)生在道面中面層，占車轍總量的42%～60%，中面層材料對(duì)路面抗車轍能力有較大影響。新型環(huán)氧瀝青材料抗車轍性、水穩(wěn)定性、耐疲勞等性能較好，能夠增強(qiáng)道面的抗輪轍性能。因而本文考慮將新型環(huán)氧瀝青混凝土Eac20取代傳統(tǒng)機(jī)場道面SAA結(jié)構(gòu)中ac20型瀝青混凝土作為機(jī)場道面的中面層，構(gòu)成SEA機(jī)場道面結(jié)構(gòu)。

1.2飛機(jī)荷載及起落架構(gòu)型參數(shù)

1.2.1單輪荷載

1.2.2起落架構(gòu)型及換算

a380主起落架構(gòu)型包含雙軸雙輪和三軸雙輪2種形式，采用全起落架布載形式，根據(jù)式（2）可得到a380主起落架構(gòu)型換算后的等效構(gòu)型見圖1。

綜上可得a380起落架構(gòu)型和荷載有關(guān)計(jì)算參數(shù)：最大起飛重量5650kN;主起落架4個(gè);輪數(shù)4/6;主起落架構(gòu)型，雙軸（三軸）雙輪;主起落架橫向間距，5.26m/12.46m;主起落架縱向間距1.7m;主起落架輪距，1.53m/1.35m;主起落架荷載分配系數(shù)0.951;主起落架單輪荷載268.66kN;輪壓1.5mPa;輪印面積0.167m2;輪印長度0.476m;輪印寬度0.351m。

2計(jì)算模型建立

Bisar計(jì)算模型在等代換算后得到輸入輪印半徑為0.2306m，豎向荷載應(yīng)力1.608mPa。由于軟件內(nèi)置荷載-應(yīng)力、荷載-半徑、應(yīng)力-半徑3種荷載輸入模式，為使計(jì)算結(jié)果更精確，分別在3種荷載模式下，依照相關(guān)設(shè)定的道面相關(guān)參數(shù)進(jìn)行模擬分析。

參考相關(guān)資料，多數(shù)機(jī)場跑道寬45m，由于飛機(jī)主起落架荷載在縱向（平行滑行方向）的顯著影響范圍為15m，超過15m后對(duì)計(jì)算結(jié)果影響甚微，SEA機(jī)場道面基層與面層總厚度為68cm。因此選取模型寬度45m，縱向15m，土基厚度932cm，總厚度10m。確定SEA機(jī)場道面有限元模型尺寸參數(shù)為45m×15m×10m（垂直滑行方向×平行滑行方向×豎向，ANSYS利用局部坐標(biāo)系）。

模型整體選用8節(jié)點(diǎn)SOLId45單元建立三維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3方向自由度。整體模型SEA機(jī)場道面參數(shù)分為8層，層與層之間利用布爾運(yùn)算GLUE粘合，各層之間完全連續(xù)接觸。上面層、中面層、下面層及上基層有限元網(wǎng)格尺寸劃分為0.15m，中基層及下基層為0.25m，土基網(wǎng)格尺寸劃分為0.5m。模型整體底面施加全約束，平行于飛機(jī)滑行方向施加全約束，輪印處施加壓力。

3道面結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析

選圖1中3、4、7及8號(hào)輪橫向中軸處道面橫斷面，分析機(jī)場道面結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變及表面彎沉。

3.1應(yīng)力響應(yīng)分析

應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果得出相關(guān)圖，2種軟件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果較接近，但ANSYS計(jì)算結(jié)果值較Bisar計(jì)算結(jié)果值偏小，Bisar3種荷載模式下計(jì)算結(jié)果值相差較小，應(yīng)力最大值大致相等。

3.2應(yīng)變響應(yīng)分析

應(yīng)變響應(yīng)相關(guān)計(jì)算結(jié)果，ANSYS計(jì)算結(jié)果值比Bisar計(jì)算結(jié)果值偏小。3、4號(hào)輪橫向中軸處道面橫斷面的應(yīng)變值在Bisar3種荷載模式計(jì)算下相差較大，7、8號(hào)輪橫向中軸處道面橫斷面計(jì)算結(jié)果值相差較小。

3.3彎沉分析

利用maTLab，使用三階插值方法，分別擬合Bisar3種計(jì)算模式所得結(jié)果的彎沉響應(yīng)曲面，應(yīng)力-半徑模式下所得曲面無斷點(diǎn)，擬合效果最好，其余2種模式所得曲面均存在斷點(diǎn)處。ANSYS可直接輸出云圖，前6輪處道面彎沉值比后4輪大，荷載主要由前6輪所在主起落架承擔(dān)。a380荷載作用范圍在SEA機(jī)場道面平行滑行方向不超過15m，垂直滑行方向約20m。Bisar所得最大彎沉值約為9mm，ANSYS所得最大彎沉值約為1mm，可見SEA機(jī)場道面具有較好的彎沉效應(yīng)。

4結(jié)論

綜上所述，分析應(yīng)變響應(yīng)結(jié)果得出，應(yīng)變結(jié)果值峰值均出現(xiàn)于輪載下方對(duì)應(yīng)道面。后4輪處道面橫斷面平行滑行方向應(yīng)變結(jié)果值比前6輪處大，其余峰值差距相對(duì)較小。前六輪垂直滑行方向應(yīng)變表現(xiàn)為雙峰值，垂直滑行方向應(yīng)變峰值均大于平行滑行方向應(yīng)變峰值。分析總體結(jié)構(gòu)響應(yīng)可得SEA環(huán)氧瀝青混凝土機(jī)場道面相比普通SAA瀝青機(jī)場道面具有較好的路面力學(xué)效應(yīng)。

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作者簡介：姓名：劉香婷出生年月：1991年7月20日性別：女民族：漢族籍貫：遼寧葫蘆島學(xué)歷：本科研究方向：飛行器設(shè)計(jì)。