پدیده پیری و فرسودگی در صنعت هوایی و همچنین دیگر صنایع از مباحث روز کشور می باشد. از آنجایی که بیش از 60 درصد از شکستهای قطعات هواپیما در اثر بروز پدیده خستگی اتفاق می افتد، بررسی این پدیده در چرخ هواپیما و پیشبینی عمر خستگی آن مهم و حیاتی می باشد.
   چرخ هنگام حرکت بر روی باند، تحت تنش های بالایی قرار می گیرد و آزمایش هایی طولانی و گران قیمت برای پیش بینی عمر خستگی آن لازم می باشد. در این تحقیق مراحل آزمون خستگی چرخ یک هواپیمای خاص مطابق با استاندارد کلی مجموعه چرخ و تایر هواپیما استخراج میگردد و سپس مرحله ی حرکت نرمال هواپیما بر رو باند در نرم افزار 6 Ansys Workbench شبیه سازی می شود. جنس چرخ از آلیاژ آلومینیم 2014-T6 میباشد. عمر چرخ با استفاده از مدل المان محدود از روش تنش-عمر و بر اساس رابطه اصلاحی گودمن تخمین زده شده است. با توجه به نتایج حاصل، الزامات طراحی، استاندارد کلی مجموعه چرخ و ترمز هواپیما برآورده می شود.

مقدمه

   با و جود این واقعیت که بسیاری از مهندسین و طراحان از خستگی آگاهی دارند و داده های تجربی بسیاری در زمینه خواص خستگی مواد فلزی و غیرفلزی وجود دارد.
   شکست ناشی از خستگی در قطعات مهندسی بسیار رایج می باشد. آمارها نشان می دهند که در حدود 60 درصد از شکست هایی که در قطعات هواپیما اتفاق می افتد در اثر بروز پدیده خستگی می باشد. عواملی مانند سیکل های پیچیده تنش، طراحی مهندسی، مراحل ساخت، شرایط سرویس، شرایط محیطی و ساختار مواد، عمر خستگی قطعات را در طول خدمت تحت تأثیر قرار می دهند. چرخ هواپیما یکی از قسمت های اصلی ارابه فرود می باشد که تماس بین بدنه و تایر را برقرار میکند. هنگامی که هواپیما بر روی باند فرودگاه تاکسی انجام میدهد و همچنین در زمانهای نشست و برخاست، وزن هواپیما، نیروهای شعاعی و جانبی مختلفی را ایجاد میکند که چرخ می بایست کلیه این نیروها را بدون خرابی تحمل نماید. همانطور که در شکل ( 1) نشان داده شده است چرخ هواپیماهای مدرن معمولاً شامل دو قطعه می باشند که با یکی از روش های ریخته گری و یا آهنگری آلیاژهای آلومینیم و یا منیزیم ساخته می شوند.

شکل ( 1) مقطع برش خورده چرخ شامل نیمه داخلی (سمت چپ)، نیمه خارجی (سمت راست)

   دو نیمه چرخ به یکدیگر پیچ می شوند. بین آنها یک شیار می باشد که از آن جهت سیل بندی باد تایر توسط ارینگ در تایرهای بدون تیوب استفاده می شود. نشیمنگاه تایر ناحیه تماس واقعی بین چرخ و تایر میباشد که بارهای کششی قابل توجهی در طول خدمت هواپیما بر آن اعمال می گردد. به منظور عملکرد بالا و مطلوب، چرخ بر اساس معیارهای مهندسی و ایمنی، طراحی می گردد. تحت اثر این عوامل جهت اطمینان از کیفیت چرخ، آزمون های مختلفی در طول ساخت بر روی آن انجام می شود. مطابق با استاندارد کلی مجموعه چرخ و ترمز هواپیما، چرخ میبایست در مراحل طراحی و قبل از تولید نهایی دو دسته کلی آزمون های استاتیکی و دینامیکی را با موفقیت به اتمام برساند. از آنجا که چرخهای آلیاژی به سبک های مختلفی طراحی می شوند، از شکل های پیچیده تری نسبت به چرخ های فولادی برخوردارند و به همین دلیل دستیابی به عمر خستگی آنها با استفاده از روش های تحلیلی مشکل می باشد. بنابراین در صنایع مختلف جهت کاهش چرخه تکرار در طول توسعه محصول و پالایش فرآیندها و همچنین مقرون به صرفه نمودن فرآیند تولید از مدل سازی کامپیوتری و شبیه سازی فرآیند خستگی در نرم افزارهای مربوطه استفاده می شود و عمر خستگی قطعه پیش بینی می گردد. سپس با مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی کامپیوتری و داده های استانداردهای مربوطه، گام های اساسی در جهت بهینه سازی فرایندهای طراحی و تولید در مراحل ساخت اولیه قطعات و همچنین دستورالعمل های نگهداری و بازرسی در طول عمر خدمتی آنها برداشته می شود.