基于飞机滑行复合道面位移场的场道承载力研究

发布时间：2017-07-07 12:21

  本文关键词：基于飞机滑行复合道面位移场的场道承载力研究

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【摘要】：复合道面结构形式是未来机场场道进行结构性补强或功能性恢复的有效途径。现有复合道面承载力计算方法尚未统一,不同计算方法得到的PCN值存在很大差异,如何科学合理地评价复合道面承载力直接关系到机场运营安全。机场维护部门通常采用FWD测试技术进行场道承载力检测,该技术存在加载效率偏低、现场检测需机场停航等缺点,因此,在飞机滑行状态下进行复合道面承载力的评价一直是工程界亟待解决的难题。本文在国家自然科学基金的支持下,依托国家超级计算机,通过理论分析与有限元仿真模拟手段相结合,建立了基于位移等效的复合道面承载力评价方法,提出了飞机滑行状态下复合道面场道承载力快速测试技术。主要研究内容与结论如下:1、综合考虑道面平整度、飞机升力及飞机结构参数对飞机动载的影响,建立了基于国际平整度指数IRI的经空气动力修正的动载系数分析模型,该模型可为道面设计及道面结构动力响应分析提供参考。2、分析了常见复合道面结构形式,确定了复合道面有限元模型及计算区域,并分析了板间接缝与新旧面层层间接触状态对测试区位移的影响。通过大量有限元计算分析,研究了飞机荷载作用及关键参数对道面位移场的影响规律,结果表明:土基回弹模量是影响测试区位移的最主要因素,远端位移几乎不受除土基回弹模量以外的其他结构参数的影响。3、研究了现行规范中复合道面PCN计算方法,分析了场道承载力的影响因素,确定了进行折算厚度计算的位移等效原则。通过设计正交试验,经大量有限元试算,回归得到了复合道面折算厚度公式。最后研究了各因素对折算厚度的影响规律,结果表明:沥青砼厚度对折算厚度结果的影响最为显著。4、研究了基于测试区位移的地基强度反演理论和位移信号采集与处理技术,提出了场道承载力快速测试方法,利用Visual Studio 2010平台开发了跑道承载力PCN测试软件,从而系统地提出了飞机滑行状态下复合道面场道承载力快速测试技术,该技术可为工程测试实践提供借鉴经验。
【关键词】：机场 复合道面 场道承载力 动载系数 位移场 位移等效 测试技术
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V351.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 场道承载力检测技术研究现状12-14
• 1.2.2 复合道面位移场研究现状14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 飞机跑道动载系数研究17-28
• 2.1 道面平整度评价指标IRI与PSD转换关系研究17-18
• 2.2 基于道面平整度的飞机动载分析18-21
• 2.2.1 道面不平整引起的飞机动载分析18-20
• 2.2.2 空气动力修正的飞机动载系数20-21
• 2.3 动载系数影响因素分析21-25
• 2.3.1 滑行速度21-22
• 2.3.2 道面平整度22-23
• 2.3.3 飞机重量23-24
• 2.3.4 机轮轮胎刚度、机身缓冲系统阻尼及刚度24-25
• 2.4 算例分析25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 复合道面有限元模型及位移场研究28-43
• 3.1 常见复合道面结构28-29
• 3.2 复合道面有限元模型29-36
• 3.2.1 初始有限元模型关键参数的选取29-30
• 3.2.2 飞机荷载及轮印面积30-32
• 3.2.3 计算区域的确定32-33
• 3.2.4 旧道面接缝模拟33-34
• 3.2.5 新旧道面层间接触模拟34-36
• 3.3 复合道面位移场分析36-42
• 3.3.1 不同飞机荷载作用下的位移场分析36-38
• 3.3.2 不同结构参数下的位移场分析38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于位移等效的复合道面承载力PCN计算方法43-60
• 4.1 常见复合道面PCN计算方法43-45
• 4.1.1 常见复合道面PCN计算方法对比分析43-44
• 4.1.2 现行规范复合道面折算厚度公式存在的问题44-45
• 4.2 刚性道面承载力计算及影响因素分析45-48
• 4.2.1 现行规范刚性道面PCN计算方法45-46
• 4.2.2 承载力影响因素分析46-48
• 4.3 基于位移等效的复合道面折算厚度计算48-58
• 4.3.1 位移等效原则48-50
• 4.3.2 有限元模型50-51
• 4.3.3 各因素对加铺层折算厚度的影响分析51-54
• 4.3.4 正交试验54-55
• 4.3.5 折算厚度回归公式55-58
• 4.4 算例分析58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 飞机滑行状态下复合道面场道承载力快速测试技术60-78
• 5.1 测试原理60-69
• 5.1.1 基于测试区位移的地基强度反演理论60-67
• 5.1.2 位移信号采集与处理技术67-69
• 5.2 测试方法69-71
• 5.2.1 测试系统69-70
• 5.2.2 测试流程70-71
• 5.3 测试软件的开发71-76
• 5.3.1 软件总体结构设计71-72
• 5.3.2 软件功能的设计与实现72-76
• 5.4 实例分析76
• 5.5 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-81
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86
• 作者简介86

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本文编号：530193