飛行器先進液壓管路系統(tǒng)流固耦合動力學與控制

目錄
前言
第1章緒論1
1.1飛行器高壓液壓系統(tǒng)1
1.2飛行器液壓管路系統(tǒng)的故障2
1.3飛行器液壓系統(tǒng)的流固耦合動力學概念4
1.4流固耦合對液壓功能和結(jié)構(gòu)性能的影響6
1.5飛行器液壓管路系統(tǒng)流固耦合問題的特點9
參考文獻11
第2章飛行器管路系統(tǒng)的流固耦合振動理論13
2.1輸流管路流固耦合振動方程概述13
2.1.1流固耦合的主要形式13
2.1.2水錘方程模型15
2.1.3四方程模型16
2.1.4十四方程模型17
2.1.5運動耦合方程模型18
2.2單一管路的流固耦合振動方程20
2.2.1直管的流固耦合振動方程20
2.2.2曲管的流固耦合振動方程22
2.2.3錐形管的流固耦合振動方程25
2.2.4卡箍支撐單管路的流固耦合振動方程27
2.3基于多直管組集的復雜管路全系統(tǒng)流固耦合建模方法29
2.3.1直管離散單元的處理29
2.3.2方向余弦矩陣的建立32
2.3.3多直管組集方法33
2.3.4飛行器輸流管路振動特性分析軟件平臺36
2.4基于直-曲管組集的復雜管路全系統(tǒng)流固耦合建模方法42
2.4.1輸流直管的動剛度矩陣42
2.4.2輸流曲管的動剛度矩陣44
2.4.3基于動剛度矩陣法的直-曲管組集算法50
2.4.4基于直-曲管組集算法的流固耦合建模示例54
2.4.5基于直-曲管組集算法的管形布局參數(shù)影響分析54
2.5軟硬相接管路的流固耦合動力學特性與參數(shù)共振分析60
2.5.1軟硬相接輸流管路動力學模型60
2.5.2軟硬相接輸流管路固有特性分析68
2.5.3兩種參數(shù)共振區(qū)分析方法70
2.5.4軟硬相接輸流管路的參數(shù)共振區(qū)分析73
2.5.5系統(tǒng)參數(shù)對參數(shù)共振區(qū)的影響76
2.5.6軟硬相接管路流固耦合動力學設(shè)計建議80
參考文獻80
第3章液壓管路系統(tǒng)的流固耦合響應分析與優(yōu)化技術(shù)82
3.1三段式彎曲的肘形導管的優(yōu)化設(shè)計方法82
3.1.1液壓管路彎曲處的紊流分析83
3.1.2三段式直角彎曲管形設(shè)計84
3.1.3三段式直角彎曲管形的優(yōu)化設(shè)計85
3.1.4三段式直角彎曲管形優(yōu)化前后效果對比88
3.1.5最優(yōu)管形尺寸的影響討論分析91
3.2“Ω”彎曲管形的力學機制探討95
3.2.1“Ω”彎曲管形降低安裝應力的作用96
3.2.2“Ω”彎曲管形降低壓力脈動的作用98
3.2.3“Ω”彎曲管形的調(diào)頻作用99
3.2.4“Ω”彎曲管形降低面內(nèi)流固耦合共振響應的作用101
3.3大展弦比機翼中液壓管路的抗大變形設(shè)計方法101
3.3.1大展弦比機翼-管路的簡化力學模型102
3.3.2管路的主要布局參數(shù)102
3.3.3布局參數(shù)對管路根部應力的影響103
3.3.4布局參數(shù)對管路卡箍處變形的影響105
3.3.5大變形機翼中液壓管路的布局優(yōu)化設(shè)計107
3.4機體振動激勵下“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)的仿真分析110
3.4.1“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)分析模型111
3.4.2“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)的模態(tài)分析112
3.4.3“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)的諧響應分析113
3.4.4“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)的隨機振動分析115
3.5壓力脈動激勵下“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)的響應分析118
3.5.1“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)壓力脈動試驗臺118
3.5.2不同壓力水平下管路應變波動分析120
3.5.3不同脈動幅值下管路周向應變波動分析121
3.5.4不同脈動頻率下管路周向應變波動分析123
3.5.5壓力脈動作用下管路系統(tǒng)加速度響應結(jié)果分析124
3.5.6“機體-卡箍-管路”系統(tǒng)壓力脈動的流固耦合仿真方法126
3.6發(fā)動機液壓管路系統(tǒng)的卡箍布局多目標優(yōu)化128
3.6.1發(fā)動機液壓管路系統(tǒng)多目標設(shè)計要求129
3.6.2發(fā)動機液壓管路系統(tǒng)仿真模型129
3.6.3發(fā)動機液壓管路卡箍位置的參數(shù)化與參數(shù)靈敏度分析132
3.6.4發(fā)動機液壓管路卡箍位置的多目標優(yōu)化設(shè)計135
參考文獻138
第4章多源激勵下管路流固耦合振動試驗研究140
4.1布局參數(shù)對肘形管路模態(tài)特性影響的試驗分析140
4.1.1不同布局參數(shù)的肘形管路模態(tài)試驗140
4.1.2肘形管路的模態(tài)影響因素及其規(guī)律分析144
4.1.3不同布局參數(shù)的肘形管路模態(tài)數(shù)值仿真分析146
4.2單一機體振動激勵下肘形管路振動響應規(guī)律的試驗分析150
4.2.1單一機體振動激勵工況及響應測試方法150
4.2.2單一機體振動激勵下管路流固耦合振動響應151
4.2.3布局參數(shù)對單一機體振動激勵下振動響應的影響154
4.3單一壓力脈動激勵下肘形管路振動響應規(guī)律的試驗分析159
4.3.1單一壓力脈動激勵工況159
4.3.2單一壓力脈動激勵下管路流固耦合振動響應160
4.3.3布局參數(shù)對單一壓力脈動激勵下振動響應的影響164
4.4多源組合激勵下肘形管路振動響應規(guī)律的試驗分析166
4.4.1多源組合激勵頻率對加速度響應的影響166
4.4.2多源組合激勵頻率對動態(tài)應變響應的影響170
4.4.3多源組合激勵壓力脈動幅值對加速度響應的影響172
4.4.4多源組合激勵壓力脈動幅值對動態(tài)應變響應的影響175
4.4.5多源組合激勵壓力水平對加速度響應的影響176
4.4.6多源組合激勵壓力水平對動態(tài)應變響應的影響178
4.4.7布局參數(shù)對多源組合激勵下管路流固耦合振動響應的影響180
4.4.8多源組合激勵下管路結(jié)構(gòu)流固耦合規(guī)律186
參考文獻188
第5章管路、接頭和密封件的失效分析方法189
5.1管路結(jié)構(gòu)的疲勞試驗和壽命分析189
5.1.1直管疲勞試驗和壽命分析189
5.1.2含接頭直管疲勞試驗和壽命分析193
5.1.3含缺口直管疲勞試驗和壽命分析196
5.1.4管路疲勞壽命分析預測模型204
5.1.5含缺陷管路的疲勞壽命分析205
5.1.6管路裂紋擴展壽命分析207
5.2金屬擴口管接頭接觸密封失效影響因素分析211
5.2.1擴口管接頭的擰緊力矩和接觸應力分析211
5.2.2影響擴口管接頭接觸性能的因素分析218
5.2.3含擴口管接頭液壓管路的疲勞模擬222
5.2.4基于隨機粗糙度的管接頭的錐口-擴口接觸磨損分析225
5.3橡膠密封件性能退化及壽命預測方法研究238
5.3.1橡膠密封件老化性能表征238
5.3.2O形密封圈的失效準則和失效判據(jù)240
5.3.3橡膠密封件老化密封壽命預測方法242
5.3.4氟橡膠熱氧老化性能研究242
5.3.5氟橡膠老化機理分析251
參考文獻255
第6章弱支撐卡箍-管路系統(tǒng)剛度分析與流固耦合仿真257
6.1航空卡箍-管路系統(tǒng)動力問題概述257
6.2單點P形卡箍等效剛度分析260
6.2.1卡箍等效剛度分析原理261
6.2.2卡箍-管路的剛度分析有限元建模262
6.2.3卡箍的應力狀態(tài)分析264
6.2.4卡箍等效剛度隨管徑變化規(guī)律266
6.2.5溫度對卡箍等效剛度的影響研究267
6.2.6箍帶張角對卡箍等效剛度的影響270
6.3單點P形卡箍的等效剛度試驗研究272
6.3.1卡箍等效剛度試驗273
6.3.2管徑對卡箍等效剛度影響的試驗分析275
6.3.3溫度對卡箍等效剛度影響的試驗分析276
6.3.4試驗值與仿真值的對比278
6.4單點P形卡箍的振動疲勞試驗研究278
6.4.1振動疲勞試樣279
6.4.2試驗原理及方法279
6.4.3預試驗281
6.4.4單點P形卡箍的疲勞極限283
6.5金屬懸臂卡箍的等效剛度仿真分析方法284
6.5.1金屬懸臂卡箍結(jié)構(gòu)284
6.5.2金屬懸臂卡箍的等效線剛度286
6.5.3金屬懸臂卡箍的等效扭轉(zhuǎn)剛度287
6.5.4金屬懸臂卡箍等效剛度與預緊力之間的關(guān)系289
6.5.5卡箍安裝方式對管路固有頻率的影響292
6.6卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合動力學分析295
6.6.1MpCCI在流固耦合分析中的應用295
6.6.2卡箍-管路的流固耦合模型296
6.6.3工作壓力對卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合振動的影響299
6.6.4壓力脈動幅值對卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合振動的影響303
6.6.5卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合共振分析305
參考文獻311
第7章航空液壓管路系統(tǒng)主被動振動控制技術(shù)313
7.1黏彈性約束層阻尼管路系統(tǒng)的非線性有限元建模313
7.1.1黏彈性阻尼材料動態(tài)力學特性分析313
7.1.2黏彈性約束層阻尼管路變形協(xié)調(diào)關(guān)系314
7.1.3黏彈性約束層阻尼管路的形函數(shù)316
7.1.4黏彈性約束層阻尼管路的剛度和質(zhì)量矩陣317
7.1.5黏彈性約束層阻尼管路的損耗因子319
7.2黏彈性約束層阻尼管路系統(tǒng)的振動測試及減振有效性驗證320
7.2.1黏彈性約束層阻尼管路仿真模型320
7.2.2黏彈性層參數(shù)對固有頻率及損耗因子的影響322
7.2.3約束層參數(shù)對固有頻率及損耗因子的影響323
7.2.4壓力脈動激勵下黏彈性阻尼管路減振效果驗證324
7.2.5基礎(chǔ)激勵下黏彈性阻尼管路減振效果驗證328
7.3黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)動力學特性分析331
7.3.1黏彈性阻尼卡箍的力學特性331
7.3.2黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)的動態(tài)阻尼特性研究334
7.3.3不同激振幅值下黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)動態(tài)特性336
7.3.4高阻尼卡箍-管路系統(tǒng)減振有效性對比337
7.4液壓管路系統(tǒng)的主動約束層阻尼結(jié)構(gòu)338
7.4.1幾種典型主動約束層阻尼結(jié)構(gòu)338
7.4.2主動約束層壓電材料特性340
7.4.3主動約束層阻尼管路結(jié)構(gòu)設(shè)計341
7.5基于有限元法的主動約束層阻尼管路振動控制分析342
7.5.1壓電材料基本參數(shù)與坐標變換342
7.5.2主動約束層阻尼管路變形分析345
7.5.3基礎(chǔ)激勵下主動約束層阻尼管路振動控制分析349
7.5.4壓力脈動激勵下主動約束層阻尼管路振動控制分析352
7.6主動約束層阻尼振動控制平臺搭建與試驗驗證354
7.6.1主動約束層阻尼管路振動控制系統(tǒng)工作原理354
7.6.2基于Labview的振動控制平臺搭建355
7.6.3不同激勵形式下主動約束層阻尼管路振動控制試驗358
7.6.4結(jié)構(gòu)與控制參數(shù)對振動控制效果影響分析362
參考文獻367
第8章飛行器液壓管路系統(tǒng)的動力學可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計369
8.1隨機激勵下液壓管路系統(tǒng)參數(shù)的重要性分析369
8.1.1隨機結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)隨機響應分析370
8.1.2隨機結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)隨機響應全局靈敏度371
8.1.3動力響應全局靈敏度的求解方法372
8.1.4飛行器液壓管路的隨機振動響應及其參數(shù)靈敏度374
8.2飛行器液壓管路系統(tǒng)的動力學可靠性分析方法379<>