基于流固耦合的航空导叶作动筒振动特性分析

针对航空发动机高压压气机导叶作动筒在剧烈振动工作环境中的易损问题,确定导叶作动筒在振动过程中的固有频率与相关振型,获取关键结构件在标准功率谱下的动态响应,通过有限元法建立了考虑流固耦合的非线性模态分析仿真模型。通过单一变量法利用仿真模型研究接触刚度、活塞位于不同行程位置对相关固有频率与振型的影响机制,发现关键接触位置的接触刚度因子取0.8能保证仿真准确度并满足接触刚度,工作过程中活塞在行程上的位置发生变化,对第二、三阶的固有频率影响较大。完成共振检查试验,实测固有频率与仿真结果对应良好,验证了有限元分析模型的准确性。基于模态结果,根据航空标准建立随机振动仿真模型,得到关键结构件在3σ下的应力及变形响应,为导叶作动筒结构优化设计提供依据。

某型航空导叶作动筒振动性能仿真分析

针对航空导叶作动筒在复杂工况下的损坏问题,为在设计阶段预测产品可能出现的损坏,获取导叶作动筒标准载荷下的易损位置,利用有限元仿真建模方法建立了该型作动筒的模态分析、谐响应分析、随机振动分析与疲劳分析仿真模型。通过对数正弦扫频试验验证了模态分析仿真模型的准确性,获得了振型、固有频率与功率谱载荷下的应力响应等信息。考虑作动筒活塞的轴向伺服工作影响,在标准功率谱上叠加伺服工作正弦载荷模拟了该工况。建立随机振动情况下的疲劳寿命分析仿真模型,活塞与活塞密封圈的疲劳寿命结果在可接受范围内,为该航空作动筒结构优化设计提供了依据。