本论文课题基于北京石油化工学院委托济南试金集团有限公司研制的“多通道电液伺服深水立管疲劳试验装置”。本试验系统采用电液伺服控制技术,对被测管件、尺寸接头进行静态打压试验和动态疲劳试验,动态试验最高频率为0.5Hz,管内水压脉动交替变化,试验次数约几十万次;模拟被测管件中管道输送介质的压力波动、多次停输或反复进行压力试验等。根据试验条件和试验标准,确定了试验台的主机结构、液压系统原理图和主要系统参数。由于被测试验管道轴向距离不长,并且距离脉动源很近,因此采用波动法物理建模。其原因是波动法通常考虑流体的压缩性,但却不考虑流动的沿程阻力,所以此模型较适合用于在距波动源很近,离波动源动作时间很短的时段中的波动。本方法在现象的时域中求解使得数学概念比较清晰。同时我们考虑到脉动发生源与管道间会有小口径管道的串联,因此建立了串联管道中压力波及压力脉动的传递和反射模型。并在数据迭代计算后简化了物理模型。我们使用软件Labview对数学模型进行数值计算,可以快速准确地显示若干周期内任意点的管道压力脉动分布规律。并用Labview的G语言和程序生成规范编写了压力管道脉动分布规律的计算软件,使数学模型的使用方便快捷。Labview独立应用程序的运行需要Labview运行引擎作为支持,其运行引擎包括运行Labview内置应用程序和共享库所需的所有库和其它文件。考虑到软件应用环境的通用性我们又创建了Labview引擎安装文件。这样就使得本软件的适用范围大大提高,可以在绝大多数PC环境下运行。对于压力管道脉动流场的分析,我们采用计算流体动力学软件Fluent进行数值模拟。Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,它有丰富的物理模型和先进的数值计算方法,我们采用其动网格模型模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。在计算动网格问题时,必须定义动网格区的运动方式。在这里动网格区的运动方式由Fluent软件提供的一个用户接口UDF定义。由于UDF的编写必须采用C语言,所以我们用C语言编写管道脉动压力的输入形式,并在Fluent中编译调试。对Fluent模拟数据与理论建模计算数据进行了分析研究,根据数据修改了一些模型参数值,为后续进行的试验打下了夯实的理论基础。对试验台的电液力控制系统构建系统传递函数并进行动态特性分析。电液伺服控制系统集合了液压和电气两个方面的优点。电信号传递速度快并且易于测量、比较和校正,而液压能作为动力输出力大、惯性小,因此特别适合脉动疲劳试验的系统要求。最后根据系统动态响应的数学模型分析结果,对系统稳定性与动态响应速度特性建立补偿。