某型飞机液压管路动力学分析

发布时间：2017-09-26 03:19

  本文关键词：某型飞机液压管路动力学分析

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【摘要】：飞机液压管路系统是飞机系统的重要组成部分,而振动疲劳引发的飞机液压管路的强度问题,一直困扰着飞机液压系统设计师和事故分析人员。随着飞机的液压系统朝着高压化、大功率、重量轻等方向发展,这一问题变得更加突出。而这些问题可能导致飞机液压管路的疲劳破坏甚至断裂,造成巨大的经济损失和人员伤亡。这必然对飞机液压系统的设计提出了更高的要求。因此研究飞机液压系统的振动特性和共振疲劳试验,并改进管路系统的设计方法,提高管路结构的安全性和疲劳可靠性,具有重要的理论意义和巨大的工程应用价值。前人对管路系统振动的理论计算和有限元仿真技术的研究已经获得了很多进展。然而国内对于飞机液压管路系统振动方面的研究主要集中在对简单管路数学模型的推导和简单管路的有限元仿真,距离实际工程应用还有一定的差距。因此,基于实际的工程项目,对典型飞机液压管路流固耦合振动进行系统的有限元仿真。本文通过研究液压管路的流固耦合振动的有限元仿真技术,并据此重点对典型飞机液压管路进行了振动特性分析。主要研究内容如下:首先,阐述了流固耦合的基本理论和方法,基于有限元方法基本理论,分别建立简单管路的流固耦合模型,并对模型进行了模态分析,结果与已有结论相符合,验证了本文有限元仿真分析的正确性与合理性,为飞机液压管路的动力学分析建立了仿真基础。其次,完全按照某型飞机液压管路进行了一比一建模,在三种不同状态下,对整个管系进行采用流固耦合法模态分析,讨论了不同状态结果对飞机液压管路的影响,给管路设计人员在设计和修改模型时提供一定的参考。同时介绍了一种管路流固耦合模态的实验方法,并与软件计算结果进行了相互验证,结果表明,相互验证了软件方法和试验方法的正确性为后文的下一步分析奠定了基础。再次,对管路模型施加发动机的随机激励谱进行随机振动分析,来模拟管路在发动机干扰下的振动情况。针对飞机液压管路的模型,做了简要且合理的简化,进行了随机仿真分析,对结果进行了分析对比,验证了随机分析方法可信分析结果可靠。最后,利用ANSYS Mechanical对某飞机液压管路进行基于流固耦合的动力学分析,对比了分析结果和试验数据,验证了响应结果基本与实际情况相符,并对最大范氏应力处的螺柱进行了疲劳校核。
【关键词】：液压管路 振动特性 流固耦合 动力学特性
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V245.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 论文背景及研究意义17-18
• 1.2 液压管路振动的研究方法18-19
• 1.3 液压管路振动研究现状19-21
• 1.3.1 国外研究概况20
• 1.3.2 国内研究概况20-21
• 1.4 本文主要工作21-23
• 第二章 流固耦合基本理论23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 流固耦合基本概念23-25
• 2.2.1 流固耦合定义和特征23-24
• 2.2.2 流固耦合作用的机理24-25
• 2.3 计算流体动力学25-28
• 2.4 固体力学28-30
• 2.5 流固耦合实例验证30-35
• 2.5.1 单根直管的流固耦合模态分析30-33
• 2.5.2 空间弯管的流固耦合模态分析33-35
• 2.6 小结35-37
• 第三章 飞机液压管路流固耦合模态仿真分析37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 飞机液压管路模态仿真分析37-41
• 3.2.1 飞机液压管路有限元模型37-38
• 3.2.2 边界条件处理38
• 3.2.3 模态分析及结果比较38-41
• 3.3 模态试验研究41-47
• 3.4 小结47-49
• 第四章 飞机液压管路随机振动仿真分析49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 模型的等效49-50
• 4.3 边界条件处理及加载50-51
• 4.3.1 边界条件的处理50
• 4.3.2 计算谱值50-51
• 4.3.3 加载51
• 4.4 结果分析51-56
• 4.4.1 最大应力处响应分析51-53
• 4.4.2 测点处应力及响应结果53-56
• 4.5 小结56-57
• 第五章 飞机液压管路瞬态分析57-77
• 5.1 引言57
• 5.2 网格划分与环境设置57-59
• 5.2.1 管路模型及网格划分57-58
• 5.2.2 结构阻尼计算58-59
• 5.2.3 分析工况设置59
• 5.3 试验研究59-62
• 5.4 结果提取与对比62-74
• 5.4.1 仿真结果提取62-66
• 5.4.2 应变测点的提取与对比66-72
• 5.4.3 加速度测点的提取与对比72-74
• 5.5 疲劳分析74-76
• 5.5.1 疲劳强度理论74-75
• 5.5.2 螺柱疲劳强度校核75-76
• 5.6 小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 作者简介85-86

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