【摘 要】
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航空发动机管路主要用于液压油、燃油、滑油和空气等介质的输送,是航空发动机附件装置的重要组成部分。近年来,国内外发生过多起由于管路振动引起的发动机故障和事故,随着航空液压系统进一步向高压化发展,管路系统振动问题将更加突出,工程减振需求十分迫切。因此,对航空液压管路的振动机理及控制研究具有十分重要的理论和工程实际意义。本文主要以航空发动机中的典型管路系统（如L型、U型及Z型管路）为研究对象,基于MAT
【基金项目】
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606所B专项横向委托课题（2019JX04H001）； 辽宁省高等学校创新人才支持计划（LR2017035）；
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航空发动机管路主要用于液压油、燃油、滑油和空气等介质的输送,是航空发动机附件装置的重要组成部分。近年来,国内外发生过多起由于管路振动引起的发动机故障和事故,随着航空液压系统进一步向高压化发展,管路系统振动问题将更加突出,工程减振需求十分迫切。因此,对航空液压管路的振动机理及控制研究具有十分重要的理论和工程实际意义。本文主要以航空发动机中的典型管路系统（如L型、U型及Z型管路）为研究对象,基于MATLAB软件建立了卡箍-典型管路系统有限元模型,分析了不同管型的固有特性及不同激励形式下的动力学响应。论文的主要研究内容包括:（1）基于哈密顿原理推导了 Timoshenko梁单元质量及刚度矩阵,通过有限元法,建立了L型管路的动力学模型,模型对于管弯头部分采用多段直梁等效的方式建模。首先通过有限元软件ANSYS及自由模态试验验证了管体建模的有效性。在此基础上,引入单联卡箍的双线性刚度模型,构建了 L型管路-卡箍系统动力学模型,并且通过ANSYS软件及约束模态试验验证了模型的有效性。在空管路系统动力学模型的基础上,考虑了无黏、不可压缩流体的影响,建立了充液管路系统动力学模型,并分析了流速及压强对管路系统固有特性的影响。（2）通过比阻尼法确定了单联卡箍组件的等效粘性阻尼系数,在单联卡箍双线性刚度的基础上引入阻尼的影响,构建单联卡箍的双线性刚度-阻尼力学模型,通过瑞利阻尼模拟管体结构阻尼,分别分析了基础简谐激励、基础冲击激励及基础随机激励下L型管路-卡箍系统的振动响应,并通过试验测试结果验证了仿真结果的有效性。基础简谐激励试验和仿真均表明,卡箍的双线性刚度特性将导致频谱图中多倍频成份的出现,卡箍非线性刚度建模能反映单联卡箍真实的约束状态。（3）建立了三卡箍-U型管路系统、三卡箍-Z型管路系统有限元模型,通过测定的模态和响应验证了模型的有效性。为了提高计算效率,针对多卡箍-管路系统,按照卡箍位置进行管路分割,提出了管路区段建模的思路,并通过仿真和试验对比了不同拧紧力矩和激振幅值下,区段管路与整体管路建模精度,分析了误差来源。（4）通过刚度测试装置确定双联卡箍横向刚度,采用遗传算法结合模态试验识别双联卡箍转角刚度,同时考虑双联卡箍宽度的影响,建立了双联卡箍的等效刚度-质量模型,将单/双联卡箍力学模型引入到双管路有限元模型中,构建了单-双联卡箍管路系统动力学模型,如直-直双管路卡箍系统及直-L型双管路卡箍系统动力学模型。通过模态试验及基础激励响应试验,分别验证了上述卡箍-管路系统有限元模型的有效性,并采用模态应变能方法量化了双管的耦合振动程度。
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