【摘 要】
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随着新一代飞机的轻量化要求和液压系统工作压力的增高,飞机液压管路的振动问题也更加显著,对飞机的可靠性和安全性造成重大影响,故而对于液压管路的振动分析具有重要意义。目前,有众多学者针对特定液压管路对象进行了振动分析和参数化建模研究,但是飞机液压系统的管路数量庞大且附件类型众多,常规的有限元分析手段难以进行大量液压管路的分析校核工作。针对上述问题,本文研究了飞机液压分支管路参数化建模的自动化实现方法,
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随着新一代飞机的轻量化要求和液压系统工作压力的增高,飞机液压管路的振动问题也更加显著,对飞机的可靠性和安全性造成重大影响,故而对于液压管路的振动分析具有重要意义。目前,有众多学者针对特定液压管路对象进行了振动分析和参数化建模研究,但是飞机液压系统的管路数量庞大且附件类型众多,常规的有限元分析手段难以进行大量液压管路的分析校核工作。针对上述问题,本文研究了飞机液压分支管路参数化建模的自动化实现方法,通过ANSYS参数化设计语言(ANSYS Parameter Design Language,APDL)和CFX命令语言(CFX Command Language,CCL)编写飞机液压分支管路的参数化有限元自动建模、求解分析以及后处理宏文件,实现了不同飞机液压管路参数化有限元建模、求解分析以及仿真结果后处理的自动化,简化了液压管路有限元建模和分析过程并提高了管路设计效率。本文具体研究内容和结果如下:(1)液压管路部件简化、网格划分以及接触设置方法研究。基于已有的飞机液压管路各部件模型,总结探讨了液压管路上的管夹、卡箍、接头以及支架等部件的合理简化方法、网格划分方法以及不同管路部件之间的接触设置方法。(2)液压管路参数化有限元建模自动实现方法研究。针对多类型支撑件空间定位、管路空间走向以及管路连接等问题,分别采用分离式坐标定位和分段轴线拟合的方法研究了液压管路支撑件建模和导管与接头建模技术。在液压管路部件建模方法的基础上,采用APDL建模语言编写了液压管路各部件的有限元建模方法宏文件库和装配宏文件,并将模型关键几何尺寸参数化,实现了有限元模型的参数化和模型宏文件的通用性。利用宏调用和条件循环的方法调用各部件建模和装配宏文件实现液压管路有限元建模过程的自动化。(3)液压管路仿真技术研究。以一段串联液压管路为对象,基于流固耦合法研究压力作为预应力对液压管路模态频率的影响;通过理论推导研究空间管路等效密度计算方法和随机振动谱分析模态频率提取范围的有效性;分别以静压数值和稳态分析结果作为双向流固耦合瞬态分析的初始边界条件研究二者对脉动压力载荷下的液压管路振动响应的影响,此部分研究工作为将管路流固耦合仿真分析功能嵌入软件平台,实现后台自动运行奠定了基础。(4)液压管路有限元分析模块化和自动化实现方法研究。基于流固耦合理论、流体力学知识以及振动分析理论,使用APDL语言编写流固耦合模态分析和飞机发动机基础激励下的随机振动分析模块化分析宏文件。然后,使用APDL语言和CCL语言编写了脉动压力载荷下分支管路双向流固耦合瞬态分析批处理文件,实现了以上分析过程的模块化和自动化。最后,对一段分支液压管路进行了参数化有限元自动建模和模块化有限元自动分析,从而验证本文研究内容的有效性。
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