摘要
飞机在降落过程中对跑道表面造成巨大的冲击，跑道表面的复合涂层对受冲击易破坏材料与易磨损材料具有非常可靠的保护作用，当前对复合涂层的接触冲击疲劳研究较少，为研究复合涂层在多次冲击下所能承受的冲击载荷及受冲击后的寿命问题，进一步探究复合涂层材料对机场跑道的保护作用。本文的研究内容如下。 首先，分析飞机进场着陆时飞机轮胎对复合涂层的冲击过程，建立对称着陆与非对称着陆工况下的冲击模型并对复合涂层进行受力分析，探究不同因素对复合涂层冲击载荷的影响，通过MATLAB对冲击模型进行数值求解，考察对称着陆与非对称着陆工况下冲击速度、飞机质量、摩擦系数、冲击角度对冲击载荷的影响，为仿真分析提供输入参数。 其次，利用ADAMS对轮胎冲击复合涂层的过程进行动力学仿真分析，考察对称着陆与非对称着陆工况下各个因素对冲击载荷的影响趋势，并与理论结果进行对比。基于复合涂层基础力学实验和疲劳累积损伤理论，建立复合涂层的非线性粘弹性本构模型和疲劳寿命预测模型。 之后，基于建立的非线性本构模型和疲劳寿命预测模型，通过ANSYS仿真分析探究复合涂层在不同工况条件的疲劳寿命，考察着陆方式、冲击载荷、冲击速度、冲击角度、摩擦系数及环境温度等因素对复合涂层寿命的影响趋势。通过控制变量法分析了对称冲击和非对称冲击时危险寿命区域与层间的寿命变化，得到宽度方向、长度方向和厚度方向的寿命分布。 最后，基于BP神经网络模型对复合涂层进行寿命预测研究，建立对称着陆与非对称着陆工况下的神经网络模型，选用Levenberg-Marquardt算法对神经网络进行训练，得到不同工况下的寿命预测结果，将寿命预测结果与仿真分析结果进行对比，两者均在误差精度合理范围内，验证寿命预测研究的正确性及可靠性。
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