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航空液压管路系统连接液压泵与其他液压附件,为飞机的升降舵、方向舵、起落架等部件提供动力控制,具有重要作用,并对飞机安全性有重要影响。由于系统轻量化要求,航空液压管路系统中大量采用柔性卡箍支承,支承较弱,精合振动严重,振动问题复杂。当航空液压管路系环境振动频率与管路系统的固有频率接近时,会发生管路系统的结构共振,造成液压管路系统振动故障。随着飞机液压系统向高速、高压方向发展,管路系统振动问题变得更加突出。因此,对管路系统的振动及优化控制研究有重大的工程应用价值。 多年以来航空液压管路系统中支承卡箍的布置位置的确定基本都是从原型机中进行经验性移植,卡箍布置的数量、位置、方向的确定基本凭靠工作人员的经验现场解决,没有统一的标准和规范。因此,本文将开展航空液压管路系统动力学特性,卡箍支承刚度特性,多支承复杂管路系统优化设计等方面的研究。主要研究内容如下: (1)基于薄层单元理论建立考虑卡箍刚度特性的卡箍-管路系统动力学模型,将参数辨识问题转化为优化问题,根据卡箍-管路系统对薄层单元参数展开辨识,对管路系统部件进行合理简化,形成具有较高精度和实用性的管路系统动力学模型。 (2)采用试验和仿真结合的方式分析了典型航空液压管路系统的固有特性,基础激励下的振动响应特性。分析了卡箍布置数量、位置、方向对卡箍支承管路系统振动特性的影响。采用试验的方法分析了泵源激励下管路系统振动响应特性。 (3)针对卡箍结构特征,设计与搭建了卡箍静刚度测试平台,对同系列卡箍刚度分散性,卡箍刚度的影响因素进行研究。搭建卡箍动刚度测试平台,获取卡箍动刚度特性曲线,对影响动刚度特性的因素展开研究。同时通过试验手段获取系统的阻尼参数。 (4)对液压管路系统中卡箍的布局优化方法展开研究。采用基于Sobol法的全局灵敏度分析确定各尺寸量对优化结果的影响程度确定有限元分析的建模密度进而通过神经网络建立优化输入量与输出量之间的代理模型最后通过遗传算法获得最优卡箍布局位置与方向。 通过本文的研究提出了基于薄层单元理论的卡箍-管路系统建模方法建立了较为准确的卡箍-管路系统动力学模型获得了较为准确的卡箍刚度特性曲线并分析了其影响规律形成了一套卡箍布局优化的设计方法。本文可为航空液压管路系统的振动分析及其卡箍的布局优化提供理论支撑与技术参考。