装甲车液压管路系统的流固耦合振动可靠性分析

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由于润滑、动力、冷却等需要,在装甲车中使用着大量的液压管路系统。液压管路系统作为装甲车内输送燃油的装置,它在使用过程中的可靠性高低直接关系着整个装甲车的安全性。来自路面的振动和燃油的冲击是管路系统所受到激振力的主要来源,当激振力频率接近管路系统的固有频率时就会发生共振现象而使管路系统破损。因此,需要在考虑流固耦合的情况下对液压管路系统进行振动特性分析和可靠性分析。本文围绕液压管路系统的振动特性和可靠性进行研究,主要研究内容包括:(1)总结了液压管路系统流固耦合中的流体理论和固体理论。通过建立液压管路系统的动力学模型及边界条件,推导出了管路系统的流固耦合方程和有限元方程。详细讨论了流固耦合常用的数值分析方法。(2)应用水锤理论对流体运动进行分析,研究了流体的压力波对管路的影响,使用欧拉法建立了流体质点的运动方程来描述整个流体的运动,根据能量守恒定律建立了流体的Bernoulli方程。应用ANSYS Workbench软件对流体进行有限元仿真分析,研究了管路中燃油的流速和压力的分布情况。(3)分别对空管和充液管路进行模态分析,研究燃油对管路固有频率和模态振型的影响。对比四种支撑条件下液压管路系统的变形量和应力分布情况,优化支撑结构的数量。应用ANSYS Workbench软件中的多目标驱动优化功能找到支撑结构的最合理的铺设位置。对液压管路系统进行谐响应分析,研究路面的振动对管路系统应力分布的影响。(4)研究管路的密度、支撑结构的刚度、燃油的流速等参数受随机因素的影响下,液压管路系统的可靠性。使用应力-强度干涉理论计算液压管路系统的抗共振可靠度。在考虑液压冲击的情况下,根据管路材料的强度和液压系统的额定压力计算管路系统的液压冲击可靠度。对液压管路系统的管路材料及流体参数进行灵敏度分析,绘制以上参数与液压管路系统一阶固有频率的关系曲线。上述工作对装甲车液压管路系统进行了初步的的研究,从振动特性和可靠性方面给出了具体的仿真结果,并对结果做了详细的分析,其分析结果为液压管路系统实际的设计、制造、安装及使用过程提供了参考。
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