通用航空公司擁有眾多數十年行業經驗的研發人員，通過使用飛機分析和設計的先進工程方法，該公司為農業和應急響應部門提供先進的無人機設計和開發解決方案。

在任何飛行器的設計過程中，無論是載人還是無人駕駛，起落架都是最關鍵的組件，因為它直接影響整機的強度、耐久性和結構完整性。按照民航總局（DGCA）的安全和操作認證標準，飛行器必須具備以下要求：從13英寸的高度跌落時，滿足結構的強度設計指標，可以接受結構發生屈服，但不允許結構失效。當起落架使用塑性材料時可確保滿足這項要求。

挑戰

對起落架進行物理測試不僅增加成本，而且比較耗時。因此，研發團隊決定選擇非線性靜態分析以確保得到最佳設計。

在開始設計和分析之前，研發團隊進行了初步研究，以評估懸臂模型還是支撐梁模型更適合。根據兩種模型結果對比分析，工程師們決定選擇支撐梁模型。當受到時間期限挑戰時，工程師經常面臨既要做線性靜態分析，也要做非線性靜態分析，所以為了節省時間，使用同一套有限元模型能幫助他們最快完成分析和設計工作。

解決方案

混合的非線性靜態分析

研發團隊決定對支撐梁模型進行非線性靜態分析。使用MSC Nastran的靜力學分析求解器SOL 101和隱式非線性分析求解器SOL 400，研發團隊可以進行線性和非線性靜力學分析。一個通用的有限元模型既可以進行線性分析，也可以進行非線性分析。工程師可以使用MSC Nastran提供的高級接觸建模技術中的各種內置選項進行操作。

第一步是確定整機的重量。結構的重量是通過材料密度定義，其他的重量是通過定義部件重心位置處的集中質量。

下一步是通過殼單元和體單元建立有限元模型。部件間的緊固連接通過剛性單元和彈簧單元模擬連接的近似剛度。在例子中，接頭不是機械連接的位置，而是使用了接觸設置。

進一步分析，載荷和邊界條件被應用到剛性單元上。這些條件被用來分析和計算結構吸收的能力，并確保它們符合DGCA規范。對載荷應用進行了迭代研究，通過不斷增加載荷以研究結構的承受力。

線性模型

為了減少總體分析時間，團隊將混合非線性靜態分析分為兩段處理，團隊首先對起落架進行非線性分析。在這一結論之后，將結果應用于整機，以測試整機的強度和穩定性。有三種非線性條件應用：幾何、材料和接觸非線性，材料非線性是基于材料模型本構。

非線性模型

結果顯示了CAE模型的變形情況，最大的變形接近300mm，最大的應力為604MPa，這些都滿足了DGCA的限制標準。CAE分析幫助工程師確認了該型號無人機符合13英寸高度的跌落要求。有了這個解決方案，團隊可以提前完成無人機的起落架設計。

優勢

有效分析和節省時間

滿足認證標準是很重要的，這不僅需要從整機安全的角度來看，而且也為了更平穩的運行設備。通過充分的基于模擬的測試，通用航空公司的客戶可以放心使用這些無人機。使用MSC Nastran的混合方法有助于避免對物理樣機進行重復的物理測試，以及確保了一種有效和高效的方式來縮減設計和交付時間。

起落架非線性變形

無人機市場在各個領域都在增長，包括基礎設施、農業和緊急醫療服務。因此，采用數值模擬方法可以在滿足工程設計的同時縮短設計周期。

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