飛行器先進(jìn)液壓管路系統(tǒng)流固耦合動(dòng)力學(xué)與控制

目錄
前言
第1章緒論1
1.1飛行器高壓液壓系統(tǒng)1
1.2飛行器液壓管路系統(tǒng)的故障2
1.3飛行器液壓系統(tǒng)的流固耦合動(dòng)力學(xué)概念4
1.4流固耦合對(duì)液壓功能和結(jié)構(gòu)性能的影響6
1.5飛行器液壓管路系統(tǒng)流固耦合問(wèn)題的特點(diǎn)9
參考文獻(xiàn)11
第2章飛行器管路系統(tǒng)的流固耦合振動(dòng)理論13
2.1輸流管路流固耦合振動(dòng)方程概述13
2.1.1流固耦合的主要形式13
2.1.2水錘方程模型15
2.1.3四方程模型16
2.1.4十四方程模型17
2.1.5運(yùn)動(dòng)耦合方程模型18
2.2單一管路的流固耦合振動(dòng)方程20
2.2.1直管的流固耦合振動(dòng)方程20
2.2.2曲管的流固耦合振動(dòng)方程22
2.2.3錐形管的流固耦合振動(dòng)方程25
2.2.4卡箍支撐單管路的流固耦合振動(dòng)方程27
2.3基于多直管組集的復(fù)雜管路全系統(tǒng)流固耦合建模方法29
2.3.1直管離散單元的處理29
2.3.2方向余弦矩陣的建立32
2.3.3多直管組集方法33
2.3.4飛行器輸流管路振動(dòng)特性分析軟件平臺(tái)36
2.4基于直-曲管組集的復(fù)雜管路全系統(tǒng)流固耦合建模方法42
2.4.1輸流直管的動(dòng)剛度矩陣42
2.4.2輸流曲管的動(dòng)剛度矩陣44
2.4.3基于動(dòng)剛度矩陣法的直-曲管組集算法50
2.4.4基于直-曲管組集算法的流固耦合建模示例54
2.4.5基于直-曲管組集算法的管形布局參數(shù)影響分析54
2.5軟硬相接管路的流固耦合動(dòng)力學(xué)特性與參數(shù)共振分析60
2.5.1軟硬相接輸流管路動(dòng)力學(xué)模型60
2.5.2軟硬相接輸流管路固有特性分析68
2.5.3兩種參數(shù)共振區(qū)分析方法70
2.5.4軟硬相接輸流管路的參數(shù)共振區(qū)分析73
2.5.5系統(tǒng)參數(shù)對(duì)參數(shù)共振區(qū)的影響76
2.5.6軟硬相接管路流固耦合動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)建議80
參考文獻(xiàn)80
第3章液壓管路系統(tǒng)的流固耦合響應(yīng)分析與優(yōu)化技術(shù)82
3.1三段式彎曲的肘形導(dǎo)管的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法82
3.1.1液壓管路彎曲處的紊流分析83
3.1.2三段式直角彎曲管形設(shè)計(jì)84
3.1.3三段式直角彎曲管形的優(yōu)化設(shè)計(jì)85
3.1.4三段式直角彎曲管形優(yōu)化前后效果對(duì)比88
3.1.5最優(yōu)管形尺寸的影響討論分析91
3.2“Ω”彎曲管形的力學(xué)機(jī)制探討95
3.2.1“Ω”彎曲管形降低安裝應(yīng)力的作用96
3.2.2“Ω”彎曲管形降低壓力脈動(dòng)的作用98
3.2.3“Ω”彎曲管形的調(diào)頻作用99
3.2.4“Ω”彎曲管形降低面內(nèi)流固耦合共振響應(yīng)的作用101
3.3大展弦比機(jī)翼中液壓管路的抗大變形設(shè)計(jì)方法101
3.3.1大展弦比機(jī)翼-管路的簡(jiǎn)化力學(xué)模型102
3.3.2管路的主要布局參數(shù)102
3.3.3布局參數(shù)對(duì)管路根部應(yīng)力的影響103
3.3.4布局參數(shù)對(duì)管路卡箍處變形的影響105
3.3.5大變形機(jī)翼中液壓管路的布局優(yōu)化設(shè)計(jì)107
3.4機(jī)體振動(dòng)激勵(lì)下“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)的仿真分析110
3.4.1“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)分析模型111
3.4.2“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)的模態(tài)分析112
3.4.3“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析113
3.4.4“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)分析115
3.5壓力脈動(dòng)激勵(lì)下“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)的響應(yīng)分析118
3.5.1“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)壓力脈動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)118
3.5.2不同壓力水平下管路應(yīng)變波動(dòng)分析120
3.5.3不同脈動(dòng)幅值下管路周向應(yīng)變波動(dòng)分析121
3.5.4不同脈動(dòng)頻率下管路周向應(yīng)變波動(dòng)分析123
3.5.5壓力脈動(dòng)作用下管路系統(tǒng)加速度響應(yīng)結(jié)果分析124
3.5.6“機(jī)體-卡箍-管路”系統(tǒng)壓力脈動(dòng)的流固耦合仿真方法126
3.6發(fā)動(dòng)機(jī)液壓管路系統(tǒng)的卡箍布局多目標(biāo)優(yōu)化128
3.6.1發(fā)動(dòng)機(jī)液壓管路系統(tǒng)多目標(biāo)設(shè)計(jì)要求129
3.6.2發(fā)動(dòng)機(jī)液壓管路系統(tǒng)仿真模型129
3.6.3發(fā)動(dòng)機(jī)液壓管路卡箍位置的參數(shù)化與參數(shù)靈敏度分析132
3.6.4發(fā)動(dòng)機(jī)液壓管路卡箍位置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)135
參考文獻(xiàn)138
第4章多源激勵(lì)下管路流固耦合振動(dòng)試驗(yàn)研究140
4.1布局參數(shù)對(duì)肘形管路模態(tài)特性影響的試驗(yàn)分析140
4.1.1不同布局參數(shù)的肘形管路模態(tài)試驗(yàn)140
4.1.2肘形管路的模態(tài)影響因素及其規(guī)律分析144
4.1.3不同布局參數(shù)的肘形管路模態(tài)數(shù)值仿真分析146
4.2單一機(jī)體振動(dòng)激勵(lì)下肘形管路振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)分析150
4.2.1單一機(jī)體振動(dòng)激勵(lì)工況及響應(yīng)測(cè)試方法150
4.2.2單一機(jī)體振動(dòng)激勵(lì)下管路流固耦合振動(dòng)響應(yīng)151
4.2.3布局參數(shù)對(duì)單一機(jī)體振動(dòng)激勵(lì)下振動(dòng)響應(yīng)的影響154
4.3單一壓力脈動(dòng)激勵(lì)下肘形管路振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)分析159
4.3.1單一壓力脈動(dòng)激勵(lì)工況159
4.3.2單一壓力脈動(dòng)激勵(lì)下管路流固耦合振動(dòng)響應(yīng)160
4.3.3布局參數(shù)對(duì)單一壓力脈動(dòng)激勵(lì)下振動(dòng)響應(yīng)的影響164
4.4多源組合激勵(lì)下肘形管路振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)分析166
4.4.1多源組合激勵(lì)頻率對(duì)加速度響應(yīng)的影響166
4.4.2多源組合激勵(lì)頻率對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變響應(yīng)的影響170
4.4.3多源組合激勵(lì)壓力脈動(dòng)幅值對(duì)加速度響應(yīng)的影響172
4.4.4多源組合激勵(lì)壓力脈動(dòng)幅值對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變響應(yīng)的影響175
4.4.5多源組合激勵(lì)壓力水平對(duì)加速度響應(yīng)的影響176
4.4.6多源組合激勵(lì)壓力水平對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變響應(yīng)的影響178
4.4.7布局參數(shù)對(duì)多源組合激勵(lì)下管路流固耦合振動(dòng)響應(yīng)的影響180
4.4.8多源組合激勵(lì)下管路結(jié)構(gòu)流固耦合規(guī)律186
參考文獻(xiàn)188
第5章管路、接頭和密封件的失效分析方法189
5.1管路結(jié)構(gòu)的疲勞試驗(yàn)和壽命分析189
5.1.1直管疲勞試驗(yàn)和壽命分析189
5.1.2含接頭直管疲勞試驗(yàn)和壽命分析193
5.1.3含缺口直管疲勞試驗(yàn)和壽命分析196
5.1.4管路疲勞壽命分析預(yù)測(cè)模型204
5.1.5含缺陷管路的疲勞壽命分析205
5.1.6管路裂紋擴(kuò)展壽命分析207
5.2金屬擴(kuò)口管接頭接觸密封失效影響因素分析211
5.2.1擴(kuò)口管接頭的擰緊力矩和接觸應(yīng)力分析211
5.2.2影響擴(kuò)口管接頭接觸性能的因素分析218
5.2.3含擴(kuò)口管接頭液壓管路的疲勞模擬222
5.2.4基于隨機(jī)粗糙度的管接頭的錐口-擴(kuò)口接觸磨損分析225
5.3橡膠密封件性能退化及壽命預(yù)測(cè)方法研究238
5.3.1橡膠密封件老化性能表征238
5.3.2O形密封圈的失效準(zhǔn)則和失效判據(jù)240
5.3.3橡膠密封件老化密封壽命預(yù)測(cè)方法242
5.3.4氟橡膠熱氧老化性能研究242
5.3.5氟橡膠老化機(jī)理分析251
參考文獻(xiàn)255
第6章弱支撐卡箍-管路系統(tǒng)剛度分析與流固耦合仿真257
6.1航空卡箍-管路系統(tǒng)動(dòng)力問(wèn)題概述257
6.2單點(diǎn)P形卡箍等效剛度分析260
6.2.1卡箍等效剛度分析原理261
6.2.2卡箍-管路的剛度分析有限元建模262
6.2.3卡箍的應(yīng)力狀態(tài)分析264
6.2.4卡箍等效剛度隨管徑變化規(guī)律266
6.2.5溫度對(duì)卡箍等效剛度的影響研究267
6.2.6箍帶張角對(duì)卡箍等效剛度的影響270
6.3單點(diǎn)P形卡箍的等效剛度試驗(yàn)研究272
6.3.1卡箍等效剛度試驗(yàn)273
6.3.2管徑對(duì)卡箍等效剛度影響的試驗(yàn)分析275
6.3.3溫度對(duì)卡箍等效剛度影響的試驗(yàn)分析276
6.3.4試驗(yàn)值與仿真值的對(duì)比278
6.4單點(diǎn)P形卡箍的振動(dòng)疲勞試驗(yàn)研究278
6.4.1振動(dòng)疲勞試樣279
6.4.2試驗(yàn)原理及方法279
6.4.3預(yù)試驗(yàn)281
6.4.4單點(diǎn)P形卡箍的疲勞極限283
6.5金屬懸臂卡箍的等效剛度仿真分析方法284
6.5.1金屬懸臂卡箍結(jié)構(gòu)284
6.5.2金屬懸臂卡箍的等效線(xiàn)剛度286
6.5.3金屬懸臂卡箍的等效扭轉(zhuǎn)剛度287
6.5.4金屬懸臂卡箍等效剛度與預(yù)緊力之間的關(guān)系289
6.5.5卡箍安裝方式對(duì)管路固有頻率的影響292
6.6卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合動(dòng)力學(xué)分析295
6.6.1MpCCI在流固耦合分析中的應(yīng)用295
6.6.2卡箍-管路的流固耦合模型296
6.6.3工作壓力對(duì)卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合振動(dòng)的影響299
6.6.4壓力脈動(dòng)幅值對(duì)卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合振動(dòng)的影響303
6.6.5卡箍-管路結(jié)構(gòu)流固耦合共振分析305
參考文獻(xiàn)311
第7章航空液壓管路系統(tǒng)主被動(dòng)振動(dòng)控制技術(shù)313
7.1黏彈性約束層阻尼管路系統(tǒng)的非線(xiàn)性有限元建模313
7.1.1黏彈性阻尼材料動(dòng)態(tài)力學(xué)特性分析313
7.1.2黏彈性約束層阻尼管路變形協(xié)調(diào)關(guān)系314
7.1.3黏彈性約束層阻尼管路的形函數(shù)316
7.1.4黏彈性約束層阻尼管路的剛度和質(zhì)量矩陣317
7.1.5黏彈性約束層阻尼管路的損耗因子319
7.2黏彈性約束層阻尼管路系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試及減振有效性驗(yàn)證320
7.2.1黏彈性約束層阻尼管路仿真模型320
7.2.2黏彈性層參數(shù)對(duì)固有頻率及損耗因子的影響322
7.2.3約束層參數(shù)對(duì)固有頻率及損耗因子的影響323
7.2.4壓力脈動(dòng)激勵(lì)下黏彈性阻尼管路減振效果驗(yàn)證324
7.2.5基礎(chǔ)激勵(lì)下黏彈性阻尼管路減振效果驗(yàn)證328
7.3黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性分析331
7.3.1黏彈性阻尼卡箍的力學(xué)特性331
7.3.2黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)阻尼特性研究334
7.3.3不同激振幅值下黏彈性阻尼卡箍-管路系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性336
7.3.4高阻尼卡箍-管路系統(tǒng)減振有效性對(duì)比337
7.4液壓管路系統(tǒng)的主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)338
7.4.1幾種典型主動(dòng)約束層阻尼結(jié)構(gòu)338
7.4.2主動(dòng)約束層壓電材料特性340
7.4.3主動(dòng)約束層阻尼管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)341
7.5基于有限元法的主動(dòng)約束層阻尼管路振動(dòng)控制分析342
7.5.1壓電材料基本參數(shù)與坐標(biāo)變換342
7.5.2主動(dòng)約束層阻尼管路變形分析345
7.5.3基礎(chǔ)激勵(lì)下主動(dòng)約束層阻尼管路振動(dòng)控制分析349
7.5.4壓力脈動(dòng)激勵(lì)下主動(dòng)約束層阻尼管路振動(dòng)控制分析352
7.6主動(dòng)約束層阻尼振動(dòng)控制平臺(tái)搭建與試驗(yàn)驗(yàn)證354
7.6.1主動(dòng)約束層阻尼管路振動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理354
7.6.2基于Labview的振動(dòng)控制平臺(tái)搭建355
7.6.3不同激勵(lì)形式下主動(dòng)約束層阻尼管路振動(dòng)控制試驗(yàn)358
7.6.4結(jié)構(gòu)與控制參數(shù)對(duì)振動(dòng)控制效果影響分析362
參考文獻(xiàn)367
第8章飛行器液壓管路系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)369
8.1隨機(jī)激勵(lì)下液壓管路系統(tǒng)參數(shù)的重要性分析369
8.1.1隨機(jī)結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)隨機(jī)響應(yīng)分析370
8.1.2隨機(jī)結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)隨機(jī)響應(yīng)全局靈敏度371
8.1.3動(dòng)力響應(yīng)全局靈敏度的求解方法372
8.1.4飛行器液壓管路的隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)及其參數(shù)靈敏度374
8.2飛行器液壓管路系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)可靠性分析方法379<>