充液管道广泛应用于能源电力、石油化工等工业装置以及各类航空航天飞行器、舰船潜艇、陆地车辆等载具。这些工业装置及载具的工作条件往往比较恶劣,表现为两个方面:一是由于恶劣的工作环境带来的复杂随机振动,如飞机发动机的振动、海水的涡激振动,会引起充液管道结构的振动;二是由于设备工况的频繁变化,管道内部流体会产生周期性的压力脉动,引起管壁的振动。这两类振动通过相互耦合作用,形成复杂的流固耦合振动,由此引发的充液管道振动疲劳问题尤为严重。本文针对复杂随机载荷环境下的充液管道流固耦合振动特性及其疲劳问题,运用仿真与试验的手段,对充液管道在复杂随机载荷作用下的流固耦合振动问题进行了较为系统的研究。主要研究工作如下:1.充液管道流固耦合振动特性仿真分析首先通过对充液管道在不同条件下的模态进行仿真分析,得到了影响充液管道模态频率与振型的主要因素,在此基础上分别仿真分析了外界随机激励作用、内部流体压力脉动作用以及二者联合作用下的充液管道振动响应特性及规律。2.充液管道流固耦合振动疲劳仿真分析探索了基于nCode Designlife的充液管道疲劳寿命仿真分析方法,针对充液管道四种不同的工况,估算了疲劳寿命,并全面地分析了随机载荷的频率范围、峭度值以及管道结构的阻尼比、管道壁厚对充液管道疲劳寿命的影响。3.充液管道流固耦合振动特性试验研究利用两种固有频率测试方法对充液管道固有频率进行测试,以验证仿真的正确性,然后基于测量充液管道应力应变动态响应的方式,研究分析随机振动信号的峭度值、不同工况以及管道的不同壁厚对充液管道振动响应的影响规律。4.充液管道流固耦合振动疲劳试验研究利用电磁式振动台、脉冲试验机、动态应变测试仪、典型U型管搭建了复杂随机振动环境下的充液管道流固耦合振动疲劳试验系统,分析对比了不同工况、不同厚度管壁的充液管道疲劳寿命,并根据试验结果,提出了一种基于局部应力应变的充液管道振动疲劳寿命预测方法。上述研究成果可以应用于各类装备中管路结构的抗疲劳设计、疲劳损伤分析与寿命评估等领域,为保障其安全可靠服役提供有力的科学支撑,具有较大的工程应用价值。