基于参数化的飞机液压管路CAE模型构建与动力学仿真技术研究

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液压管路系统是飞机安全运行过程中关键组成部分。现代飞机逐渐朝着系统高压化、结构布局复杂化发展,其振动问题也显得尤为突出。但是当前对管路结构振动问题的研究大都针对管路系统中较为特定的单一管路,缺乏对于管路系统中复杂多分支、多管并联和多管混联管路的动力学分析及结构强度评估的通用化方法。鉴于此,本文基于参数化思想,利用ANSYS软件的APDL、CFX的CCL和CEL语言建立了复杂液压管路CAE模型和多工况下动力学有限元法仿真的通用化模板库,实现了复杂液压管路CAE模型批量化构建和动力学仿真通用自动化技术。并基于仿真结果,进一步研究了基于CAE环境的液压管路模型参数快速调整技术、仿真结果自动提取处理可视化以及液压管路各部件结构应力自动评估技术。实现了对复杂液压管路的通用化动力学仿真及校核,显著地提高了液压管路设计分析效率。本文主要研究内容如下:(1)复杂液压管路CAE模型批量化通用构建技术研究。首先根据管路系统的结构组成,研究了各部件CAD模型至CAE模型特征转换和各部件有限元网格快速自动划分。然后利用参数化设计思想,提出了液压管路各部件CATIA模型特征信息的ANSYS快速参数自动化重用方案。采用APDL语言和模板技术建立了管夹组件、管接头和液压导管各部件CAE模型构建模板及批量通用化构建模板库。在建立的各部件通用化模板库基础上,采用ANSYS批处理方法完成了飞机液压管路CAE整体模型批量通用化构建。(2)液压管路动力学仿真预设条件通用性研究。研究了液压管路初始模型在CAE环境下的快速通用化调整方法,实现了材料自动替换、几何尺寸快速修改和支撑组件快速调整技术,提高了液压管路设计分析的迭代效率。研究了液压油流体的CFD数值模拟方法,并根据流固耦合理论研究了液压管路多工况下的流固耦合分析方法,为实现动力学快速通用化仿真奠定了基础。(3)液压管路动力学仿真及后处理通用自动化技术研究。首先根据动力学有限元法理论研究了复杂液压管路动力学模态分析、随机振动分析、单流体脉动压力及脉动压力+常压工况下的双向流固耦合和流体常压下的单向流固耦合分析技术。结合参数化思想,建立了复杂液压管路动力学仿真自动通用化模板库,并比对了某管路动力学仿真与振动试验结果,验证了本文技术的可靠性。然后根据仿真结果,实现了液压管路动力学仿真后处理结果自动提取可视化显示输出以及对于不同管路部件各自的仿真结构应力自动评估技术。最后,以某复杂飞机液压混联管路进行了CAE模型自动构建、动力学自动仿真和结构应力自动评估,验证了本文内容的有效性。
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