基于改进Hilbert-Huang变换的管路环向裂纹故障诊断研究

在制造、加工、装配以及服役过程中,航空液压管路可能存在平面型缺陷。在适航载荷作用下,这些缺陷会萌生裂纹并发生扩展,最终导致管路破裂和油液泄漏。为了在管路产生微裂纹时对其进行故障诊断,采用了自行搭建的航空液压管路模态试验平台和测控系统,对存在环向裂纹航空液压管路的振动信号进行了采集和预处理。而在对管路振动信号进行分解时,由于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法存在模态混叠问题难以获得准确的本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)。为提高信号处理精度,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)和Hilbert变换理论相结合的改进Hilbert-Huang变换方法对航空液压管路环向裂纹进行故障诊断。研究结果表明,该方法能够更准确地诊断航空液压管路的环向裂纹故障。

扭矩对无扩口导管滚压成型性能影响精细化研究

针对无扩口导管接头体内径滚压成型工艺,将三维滚压过程简化到二维平面进行分析,建立成型扭矩等效换算方程。基于ABAQUS建立无扩口导管接头二维有限元模型,对滚压成型过程进行仿真分析,得到滚压过程中扭矩阶段性变化趋势及导管受力变形区域性特征。对接头体开展连接强度试验,仿真与试验得到的连接强度差值率为5.8%,验证了仿真模型的精准性。为探究成型扭矩对接头体性能的影响规律,选取多组成型扭矩进行仿真分析,综合导管残余应力、变形分布、填充状态及连接强度等因素对接头体的成型性能进行评价。结果表明,成型扭矩取值区间为0.68~1.13 N·m,扭矩为1.04 N·m时管套最右端凹槽填充率为100%,此时接头体成型性能最优。

基于滚压成型工艺的无扩口接头静密封特性分析

针对滚压成型工艺下无扩口导管接头,将三维滚压过程简化到二维平面进行分析,建立成型扭矩及螺母预紧力矩的等效换算方程,对导管-管套接触面间的密封机理进行解析。基于无扩口导管接头二维有限元模型,对滚压接触面间的密封性能进行评价,得到四处有效密封带。同时,深入探究了滚压成型扭矩以及装配状态下介质压力对接头体密封性能的影响规律,结果表明,成型扭矩及介质压力均对接头体的密封性能具有正向作用。最后,进行了接头体在2倍工作压力下耐压试验,经检验试验件无泄漏情况,证明接头体具有良好的密封性能。

基于概率有限元法的飞机燃油焊接管路可靠性分析

以相贯焊形式的飞机燃油焊接管路为研究对象,首先,建立了燃油焊接管路各区域的可靠性数学模型,并根据各区域之间的串联关系,推导出管路单元的可靠性数学模型;然后,求解了介质压力和机体变形载荷下的管路单元可靠度;最后,采用有限元-响应面法对管路的几何尺寸和材料参数进行灵敏度分析。结果表明,分支管角度与焊接区域最大应力呈负相关关系,角度越小,应力越高,其主要归因于较小的分支管角度导致焊接区域的应力集中程度更高。此外,焊接管路的焊缝区最大应力主要受热影响区宽度和热影响区泊松比的影响。对提高燃油焊接管路系统的安全性和可靠性具有工程意义。

多载荷耦合作用下飞机液压管路应力分析

在飞机液压系统高压化、轻量化的发展趋势下,研究液压管路的应力及其规律非常重要。综合考虑内部压力和机体变形载荷的作用,对某型飞机液压系统一段液压管路进行了应力数值计算、仿真分析和试验验证,通过三者的对比与分析,验证了仿真分析方法的正确性,为进行全机液压管路静强度服役性能分析奠定基础。对现代飞机中液压管路设计具有一定的工程实践和理论指导意义。

民机液压管路膨胀环结构参数影响分析

以含有膨胀环的民机液压管路为研究对象,通过传递矩阵法建立其动力学数学模型,并在ABAQUS有限元仿真软件中进行静力学和动力学分析,研究当液压管路总长度一定时膨胀环折弯角度、弯曲半径、跨度和高度对管路最大应力和固有频率的影响规律。最后通过理论计算、仿真分析和实验对管路静力分析方法和动力学数学模型进行验证。结果表明:膨胀环静力学分析方法与动力学数学模型准确度较高;管路最大应力随膨胀环折弯角度和跨度增加而变大,随着弯曲半径增加而减小,随高度增加先减小后变大;管路固有频率随膨胀环高度增加而降低,与其他结构参数均呈正相关关系。

功能振动载荷作用下民机发动机区域液压管路动力学响应研究

民机发动机正常工作时产生的功能振动载荷严重影响了该区域液压管路的安全性能和使用寿命,是民机液压管路设计重点考虑问题之一。针对ARJ21-700民机发动机区域某根液压管路,对其进行功能振动载荷作用下的动力学响应分析。基于传递矩阵法,建立液压管路动力学数学模型;采用ABAQUS有限元软件建立液压管路有限元模型,对其进行模态分析和在功能振动载荷作用下的振动响应分析,得到管路固有频率和应力响应规律;对管路危险部位疲劳寿命进行预估。最后,通过理论计算、仿真分析和试验,验证了液压管路动力学数学模型和有限元模型的正确性,研究结果为民机发动机区域液压管路设计及优化提供了理论参考。

基于转子动力学及振动传递路径的轴向柱塞泵振动研究

基于转子动力学及振动传递路径理论,提出一种研究高速高压轴向柱塞泵振动产生及传递的新思路。以轴向柱塞泵旋转组件、联轴器及电机旋转组件为对象,构建泵-电机组转子系统,采用转子动力学和复杂机械系统振动传递理论研究转子系统动力学行为及声振特性演化规律。主要研究内容有:泵-电机组干转子系统动力学建模及其动力学行为分析;间隙环流作用下泵-电机组湿转子系统动力学行为分析;轴向柱塞泵机械多维振动传递机理及声振特性传播分析。预期获得的研究成果,将为揭示高速高压轴向柱塞泵振动机理,实现精准振动控制奠定理论和技术基础。

间隙环流对十一柱塞航空液压泵转子系统临界转速的影响分析

以十一柱塞航空轴向泵转子系统为研究对象,基于转子动力学理论,构建转子系统的离散模型;然后根据流体连续定理及动量定理建立间隙环流运动的偏微分方程组;采用线性摄动法求解得到间隙环流激振力,并以矩阵的形式施加于干转子动力学方程上,组建湿转子系统动力学方程;在MATLAB软件中编写求解程序,计算干/湿转子的临界转速;最后搭建航空泵转子系统实验平台,完成干/湿转子系统临界转速对比实验研究工作。对比分析结果表明,间隙环流产生的动态流体激振力会影响转子系统的动力学特性,一定程度上会降低系统的临界转速,且随间隙比W的增大,降低趋势更显著。

高压液压能源系统热特性及热控制仿真分析

高压液压技术是未来飞机液压系统的主要发展趋势,由于损耗功率增加,系统温度变化将更加剧烈并影响飞行安全,因此,高压液压系统的热特性与热控制技术是未来飞机液压系统设计需要考虑的一个重要因素。以某高压液压能源系统为例,对液压能源系统的主要液压元件进行生热和散热机理分析。利用AMESim软件开展液压系统温度特性分析,权衡系统是否需要热交换器。结果表明:热交换器有效降低系统油液温度至安全温度内;同时,得到燃油-液压油热交换器位于不同位置、系统在不同飞行阶段下不同环境温度、机翼处管路引入冷气流等工况下温度变化趋势,为飞机高压液压能源系统热设计提供参考。

Flow measurement and parameter optimization of right-angled flow passage in hydraulic manifold block

This study was conducted to investigate the flow field characteristics of right-angled flow passage with various cavities in the typical hydraulic manifold block.A low-speed visualization test rig was developed and the flow field of the right-angled flow passage with different cavity structures was measured using 2D-PIV technique.Numerical model was established to simulate the three-dimensional flow field.Seven eddy viscosity turbulence models were investigated in predicting the flow field by comparing against the particle image relocimetry(PIV)measurement results.By defining the weight error function K,the S-A model was selected as the appropriate turbulence model.Then,a three-factor,three-level response surface numerical test was conducted to investigate the influence of flow passage connection type,cavity diameter and cavity length-diameter ratio on pressure loss.The results show that the Box-Benhnken Design(BBD)model can predict the total pressure loss accurately.The optimal factor level appeared in flow passage connection type II,14.64 mm diameter and 67.53%cavity length-diameter ratio.The total pressure loss decreased by 11.15%relative to the worst factor level,and total pressure loss can be reduced by 64.75%when using an arc transition right-angled flow passage,which indicates a new direction for the optimization design of flow passage in hydraulic manifold blocks.