【摘 要】
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航空液压管路是介质传输以及能量传送的重要渠道,液压管路系统故障已严重威胁飞机安全运行。本文采用有限元方法,从静力学和动力学以及振动测试实验的角度,分析直管和弯管裂纹振动特性和固有特性,并通过随机森林算法,实现对航空液压管路裂纹故障的快速准确诊断。（1）选取航空液压管路裂纹故障为研究对象,通过ANSYS Workbench有限元方法的Fracture单元中任意裂纹模块,从静力学角度分析管路裂纹故障对
【基金项目】
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国家自然科学基金《基于模型与数据驱动的航空液压管路系统振动故障诊断方法研究》项目中的子课题；
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航空液压管路是介质传输以及能量传送的重要渠道,液压管路系统故障已严重威胁飞机安全运行。本文采用有限元方法,从静力学和动力学以及振动测试实验的角度,分析直管和弯管裂纹振动特性和固有特性,并通过随机森林算法,实现对航空液压管路裂纹故障的快速准确诊断。（1）选取航空液压管路裂纹故障为研究对象,通过ANSYS Workbench有限元方法的Fracture单元中任意裂纹模块,从静力学角度分析管路裂纹故障对航空液压管路振动特性的影响,分析了直管和弯管随裂纹角度和长度的变化而引起应力应变的变化特征。同时从动力学角度分析了裂纹角度和长度的变化对管路的固有特性的影响。（2）通过设计航空液压管路直管和弯管的实验方案,对航空液压直管与弯管及有无裂纹故障共13种工况进行振动测试实验,分析了在定频和扫频激励下直管和弯管裂纹角度、长度变化对振动特性的影响。通过实验与有限元仿真相结合,可知航空液压管路系统定频和扫频振动响应结果与实验数据结果相比基本相符,验证了仿真计算所建立的航空液压管路系统模型的合理性和可行性。（3）通过构建随机森林模型,提取管路有无裂纹故障的14种工况前五阶固有频率作为特征值。通过MATLAB编写随机森林算法,经训练计算得出裂纹故障分类结果,表明决策树500颗时管路裂纹故障识别诊断准确率可达90.91%,证明了随机森林算法对管路裂纹故障识别的准确性和可行性。同时探究随机森林决策树数量的变化对裂纹故障分类的影响,可知采用少量决策树50颗树就能实现对裂纹故障的快速准确识别诊断。
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