飞机在着陆过程中轮胎冲击机场跑道,对机场跑道涂层产生巨大的破坏,为了测试机场跑道涂层所能承受的冲击力,本文研究设计一种新型轮胎加速冲击试验装置来检测机场跑道涂层在飞机轮胎的冲击作用下所产生的冲击力。本文所研究的轮胎加速冲击试验装置以国内某型客机为研究对象,分析飞机在着陆瞬间,飞机轮胎对机场跑道涂层所产生的冲击力。本文通过建立飞机着陆过程的坐标系和建立飞机轮胎冲击机场跑道涂层的接触冲击模型,并对接触冲击模型进行理论分析,推导出飞机轮胎冲击机场跑道涂层时对跑道造成的冲击力,基于冲击力波及范围和数值,设定本文研究冲击试验装置的重要参数。首先,针对本次课题的研究对象-国内某型客机,做进一步了解,知晓客机着陆的具体过程,同时了解描述结构碰撞过程的主要方法:恢复系数法和碰撞单元法。通过对这两种方法的优缺点进行比较,最终决定采用碰撞单元法中的Hertz-Damp模型来描述国内某型客机冲击机场跑道的情景,并以该模型的冲击力为基础,对轮胎加速冲击试验装置呈现出来的实际效用进行综合的分析与评估,将其视为轮胎加速冲击试验装置应用效果的重要评价指标。其次,综合考虑当前国内外冲击试验机的研究现状,结合轮胎加速冲击试验装置的工作原理和本课题的实际要求,对轮胎加速冲击试验装置的机械结构进行计算、设计和选型,主要包括冲击装置、加速分离系统、缓冲系统、支撑装置、夹具设计,同时基于Solid Works三维绘图软件的应用,完成轮胎加速冲击试验装置不同结构元件零件图与装配图的绘制,在此基础上,完成标准三维模型的建立与实践。再次,经过计算,推导出的Hertz-Damp模型运动方程为二阶常系数齐次非线性微分方程,利用其解题方法,推导出Hertz-Damp模型相对应的迭代公式,此外还需基于MATLAB软件计算重要的参数,完成模型数据的求解,绘制出客机轮胎冲击机场跑道涂层时位移、速度、冲击力与时间和冲击力与位移的关系曲线。同时研究各因素对冲击力的影响,重点考察下落高度、恢复系数、配重块质量、试件不同材料、试件倾斜角对冲击力的影响。从次,利用虚拟样机技术,将所设计的轮胎加速冲击试验装置进行简化后导入虚拟样机ADAMS软件。同时,利用ANASYS软件模拟分析轮胎模型,在虚拟样机ADAMS软件中进行加载,进行多体系统动力学刚柔耦合分析,测量出所设计的轮胎加速冲击试验装置在垂直方向上受到的最大冲击力,测量出所设计的轮胎加速冲击试验装置在水平方向上的摩擦力,将分析出的冲击力与摩擦力和之前采集的摩擦力与冲击力数据进行分析,查找明确具体的误差,假设误差小于3%,那么就表示该理论具有一定的可行性。最后,运用有限元分析软件,单独分析了支撑架结构的模态分析和谐响应分析,还对轮胎加速冲击试验装置进行瞬态动力学分析,还研究了缓冲装置刚度和阻尼的变化对轮胎加速冲击试验装置的影响。对支撑架结构进行模态分析和谐响应分析,提取前十二阶模态分析结果,目的是计算出支撑架结构的固有频率和振型,让轮胎加速冲击试验装置的工作频率远离固有频率,避免共振。对轮胎加速冲击试验装置进行瞬态动力学分析,目的是计算轮胎加速冲击试验装置在工作过程中的位移和应力随时间变化的响应曲线,找出发生最大位移和应力的时刻,观察其危险部位是否依然满足设计要求。通过控制变量法分别控制阻尼变化和刚度变化查看缓冲装置对轮胎加速冲击试验装置的影响。