液压软管是液压系统中必不可少的动力传输元件,液压软管在液压油的激励作用下,会使液压软管管壁与液压油流体发生耦合作用,流固耦合作用会使管路固有频率降低、加剧管壁的振动以及液压油的波动。因此分析软管管路振动特性,探究软管参数对振动的作用规律,对液压软管管路设计具有一定的指导意义。首先,对流固耦合理论基础进行介绍,在典型流固耦合14方程模型基础上,改进粘弹性系数,考虑到U型软管两端需要固定,将14方程模型简化为4方程模型,利用Kelvin-Voigt粘弹性模型,推导了软管中蠕变柔量、应力应变关系,构建了具有粘弹性管壁的软管管路流固耦合4方程模型,并对模型进行了时域变换、频域变换计算。其次,利用Solid Works对三层钢丝缠绕聚四氟乙烯软管进行建模,将模型导入ANSYS Workbench中进行模态分析,得到了管路前八阶固有频率、模态振型,并搭建了双向流固耦合框架,分别对不同流速、压力、壁厚、弯曲半径以及端口长度的管壁振动位移和流体振动速度进行了分析,发现了U型软管流固耦合振动的部分规律。再次,依据实验组合的多样化,建立了以振动位移为响应值的三因子三水平田口实验,分析结果为:弯曲半径、壁厚对软管振动位移的影响较为显著,由此选出的最适解为管路壁厚8mm、弯曲半径170mm、端口长度20mm,经过仿真验证,与最适解的误差为3.6%,仿真结果相比于初始振动位移优化了28%。最后,应用Box-Behnken方法对振动位移进行了响应曲面分析,对实验点进行了线性拟合和二次拟合,得到R-sq=92.95%的较为可靠模型,分析了两个不同因子与振动位移的响应曲面和等值线,发现弯曲半径与缠绕角度、壁厚之间均存在一定的交互作用,与后者更为明显,预测最优解为缠绕角度53.8384°,壁厚7.31313mm,弯曲半径164.343mm,经过仿真验证,与最优解的误差为3.5%,仿真结果相比于初始振动位移优化了47%。