發(fā)布時(shí)間：2020-10-11 03:03

　　 液壓系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的重要組成部分。為了避免飛機(jī)液壓管路系統(tǒng)在工作過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)破壞,有必要對(duì)管路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行全面分析,以提高飛機(jī)液壓管路系統(tǒng)的安全性和可靠性。液壓管路系統(tǒng)的振動(dòng)分析主要包括頻域下的發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)振動(dòng)分析和時(shí)域下的液壓泵流體脈動(dòng)分析,但由于同時(shí)進(jìn)行頻域和時(shí)域下的響應(yīng)分析非常復(fù)雜,因此目前都是研究單一激勵(lì)源下液壓管路系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文提出飛機(jī)液壓管路在發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)振動(dòng)和流體脈動(dòng)共同激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)分析方法,具有重要的理論意義和工程參考價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究典型簡(jiǎn)單液壓管路的動(dòng)力響應(yīng)分析。給出了分支管路伯努利方程的推導(dǎo)過(guò)程,并對(duì)T型分支管路進(jìn)行常壓勻速下的流固耦合仿真分析,仿真分析結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果得到了一致性驗(yàn)證;研究L型彎管在常壓勻速下的流固耦合分析,總結(jié)了管路及流體的響應(yīng)規(guī)律。典型簡(jiǎn)單液壓管路的流固耦合仿真分析及理論計(jì)算對(duì)比研究工作為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了分析基礎(chǔ)。(2)研究飛機(jī)典型液壓管路在發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)振動(dòng)單一激勵(lì)源下的動(dòng)力響應(yīng)分析�？偨Y(jié)了基于等效質(zhì)量法的管路隨機(jī)振動(dòng)分析流程,利用等效質(zhì)量法對(duì)飛機(jī)典型液壓管路進(jìn)行了模態(tài)分析。然后分別對(duì)管路結(jié)構(gòu)施加X(jué)、Y、Z三個(gè)方向的發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì),并確定以應(yīng)力響應(yīng)最大的X方向響應(yīng)作為參考動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果。最終篩選出管路結(jié)構(gòu)在隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)中應(yīng)力較大的十個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn),結(jié)果表明在發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)激勵(lì)下卡箍和管夾支架等支撐件上會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力響應(yīng)。(3)研究飛機(jī)典型液壓管路在流體脈動(dòng)單一激勵(lì)源下的動(dòng)力響應(yīng)分析。總結(jié)出飛機(jī)典型液壓管路在流體脈動(dòng)激勵(lì)下的流固耦合仿真分析步驟,并通過(guò)計(jì)算得到流體脈動(dòng)壓力、結(jié)構(gòu)阻尼等參數(shù),最終篩選出管路結(jié)構(gòu)在流體脈動(dòng)響應(yīng)中應(yīng)力較大的十個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn),結(jié)果表明在流體脈動(dòng)激勵(lì)下管路和管路連接件上會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力響應(yīng)。并且以應(yīng)力響應(yīng)最大的三通接頭為對(duì)象,分析了該元件在流體脈動(dòng)激勵(lì)下的響應(yīng)規(guī)律。最后,探究了壓力均值和壓力幅值對(duì)分支管路在流體脈動(dòng)激勵(lì)下的應(yīng)力和位移響應(yīng)結(jié)果的影響。(4)提出飛機(jī)典型液壓管路在發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)振動(dòng)和流體脈動(dòng)共同激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)分析方法。綜合篩選出兩種激勵(lì)作用下飛機(jī)典型液壓管路動(dòng)力響應(yīng)的危險(xiǎn)點(diǎn),疊加響應(yīng)危險(xiǎn)點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)激勵(lì)下的3σ范式等效應(yīng)力和在流體脈動(dòng)激勵(lì)下范式等效應(yīng)力峰值作為其應(yīng)力極限值,通過(guò)比較應(yīng)力極限值和材料的屈服極限,判斷出管路結(jié)構(gòu)在兩種激勵(lì)共同作用下不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度破壞。最后,針對(duì)最大應(yīng)力極限值的發(fā)生部位卡箍螺栓,估算出其在兩種激勵(lì)共同作用下的總疲勞壽命,通過(guò)對(duì)比估算壽命與飛機(jī)的首翻期壽命,確認(rèn)了卡箍螺栓的安全性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V231.9
【部分圖文】：

[7]。圖1.1 液壓管路及根部裂紋圖而液壓管路系統(tǒng)振動(dòng)的來(lái)源主要包括兩個(gè)部分：首先是機(jī)體或者發(fā)動(dòng)機(jī)等振動(dòng)導(dǎo)致的管路共振；其次是管路內(nèi)液壓泵產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)等迫使管路產(chǎn)生振動(dòng)[8]。流體在壓力脈動(dòng)下流經(jīng)彎管、變徑管、控制閥等部件時(shí)，會(huì)形成時(shí)域下不斷變化的激振力，并因此導(dǎo)致管路和其他元件產(chǎn)生振動(dòng)[9]。流體脈動(dòng)產(chǎn)生的激振力使管路發(fā)生振動(dòng)，反過(guò)來(lái)內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)也會(huì)因?yàn)楣苈氛駝?dòng)而改變，而因流體運(yùn)動(dòng)改變?cè)俅涡纬傻男碌募ふ窳?huì)導(dǎo)致管路形成新的振動(dòng)[10]。飛機(jī)液壓管路系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)降低其使用性能和使用壽命，同時(shí)還會(huì)對(duì)飛行安全產(chǎn)生巨大的隱患。在首次飛行前，對(duì)液壓管路系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析是十分必要的，能夠有效判斷出是否會(huì)產(chǎn)生共振破壞等問(wèn)題[11]。因此，為了避免飛機(jī)液壓管路系統(tǒng)在工作過(guò)程中產(chǎn)生共振破壞，有必要對(duì)管路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行全面分析

設(shè)置流體相關(guān)條件參數(shù)CFX圖2.1 流固耦合分析流程圖通過(guò) ANSYS Workbench 和 CFX 實(shí)現(xiàn)流固耦合分析的具體求解過(guò)程如圖 2.2 所示：

當(dāng)流場(chǎng)有分流或者匯流時(shí)，其一維流動(dòng)情況（流線代表管路）如圖 2.3 所示。其中，Q代表每條管路的流量；1、2 和 3 分別代表三個(gè)過(guò)流截面。圖2.3 一維分流示意圖
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本文編號(hào)：2835959