飛機液壓管路的振動特性分析與共振疲勞試驗研究.pdf

1、飛機液壓管路系統(tǒng)是飛機系統(tǒng)的重要組成部分，而振動疲勞引發(fā)的飛機液壓管路的強度問題，一直困擾著飛機液壓系統(tǒng)設計師和事故分析人員。隨著飛機的液壓系統(tǒng)朝著高壓化、大功率、重量輕等方向發(fā)展，這一問題變得更加突出。而這些問題可能導致飛機液壓管路的疲勞破壞甚至斷裂，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。這必然對飛機液壓系統(tǒng)的設計提出了更高的要求。因此研究飛機液壓系統(tǒng)的振動特性和共振疲勞試驗，并改進管路系統(tǒng)的設計方法，提高管路結構的安全性和疲勞可靠性，具有重

2、要的理論意義和巨大的工程應用價值。
　　前人對管路系統(tǒng)振動的理論計算和有限元仿真技術的研究已經(jīng)獲得了很多進展。然而國內(nèi)對于飛機液壓管路系統(tǒng)振動方面的研究主要集中在對簡單管路數(shù)學模型的推導和簡單管路的有限元仿真，距離實際工程應用還有一定的差距。因此，基于實際的工程項目，對典型飛機液壓管路流固耦合振動進行系統(tǒng)的數(shù)值分析和有限元仿真，對于振動疲勞試驗有重要的理論參考價值。
　　目前，管路的振動疲勞研究仍舊處于起步階段，具有普適性的

3、振動疲勞試驗方法還比較少，相關試驗規(guī)范比較缺乏。為了得到正弦激勵下管路的共振疲勞壽命變化規(guī)律，還需要研究正弦激勵的振動疲勞試驗方法，而此方面的研究遠未成熟。因此，開展典型飛機液壓管路的振動疲勞試驗研究具有十分重要的意義。
　　本文通過研究液壓管路的流固耦合振動的數(shù)值分析和有限元仿真技術，并據(jù)此重點對典型飛機液壓管路進行了振動特性分析和共振疲勞試驗研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)基于傳遞矩陣法對液壓管路的流固耦合振動進行數(shù)

4、學建模，建立了管路和流體的基本振動方程，推導了點傳遞矩陣、場傳遞矩陣和總體傳遞矩陣。求解了傳遞矩陣法建立的管路流固耦合的數(shù)學模型，結合典型算例分析證明了傳遞矩陣法的有效性。
　　(2)根據(jù)流固耦合法和等效質(zhì)量法的基本理論，分別研究了基于流固耦合法和等效質(zhì)量法的模態(tài)與振動有限元仿真技術。使用兩種方法對簡單管路模型進行模態(tài)分析和振動分析，并對計算結果進行對比分析，驗證了本文有限元仿真分析的準確性，為典型飛機液壓管路振動特性分析建立了仿

5、真基礎。
　　(3)分別對典型飛機液壓管路幾何模型和有限元模型進行了等效簡化。使用等效質(zhì)量法對管路進行了模態(tài)分析，并根據(jù)分析結果確定了簡諧位移激勵的頻率（管路一階固有頻率）。使用流固耦合法對管路進行了瞬態(tài)分析，根據(jù)管路的應力響應結果和加速度響應結果分析了其振動破壞特性，為疲勞試驗提供建議監(jiān)測點，確定了疲勞試驗的載荷譜。
　　(4)以該型機液壓系統(tǒng)管路中實際裝機用的短彎管結構為對象，設計了結構振動疲勞試驗系統(tǒng)。根據(jù)有限元仿真確