● 摘要
机电产品副翼机械备份作动器为飞控系统的执行部件,由两个液压作动筒和与其对应的一个集成控制阀组件以及机械反馈杆组件组成,安装于飞机操纵系统副翼作动系统上,用于驱动飞机副翼偏转。考虑到作动器在工作过程中,活塞在作动筒中伸出和缩回使得两个腔室的容积不断发生变化,进而导致两个腔室的油压也随着时间变化,该变化的油压是影响作动器寿命的主要原因,在计算其寿命时还需要特别考虑刚柔耦合存在的情况。
本论文以机电产品副翼机械备份作动器为研究对象,构建以Motion为中心,外围软件包括AMESim和ANSYS含多机理多应力退化模型的联合仿真平台。通过对作动器中的各组件(含标准件)进行失效机理分析确定各主要组件对应的耗损机理为筒体活塞的疲劳和关节轴承的磨损,以及对应的耗损机理寿命模型,根据寿命模型确定筒体、活塞和关节轴承的寿命,最后利用寿命最小原则估算出机电产品副翼机械备份作动器的最终寿命。
本论文首先对作动器进行耗损机理分析,包括疲劳、磨损等耗损型失效机理,最终得到影响作动器寿命的薄弱环节、敏感应力和对应的耗损机理模型,梳理耗损型失效机理各模型中的变化参数与仿真软件中相应模型参数的对应关系,以及各个耗损模型中结构和负载等之间的连接关系。
然后进行多机理多应力下的退化建模研究,分别以疲劳模型(时间与环境应力、结构参数的关系模型,T-模型,例如筒体及活塞疲劳寿命模型)、磨损模型(性能参数作为中间变量的与环境应力、结构参数的关系模型,P-模型,例如关节轴承磨损寿命模型)等作为耗损失效机理模型,研究借助Motion、AMESim和ANSYS几个软件进行联合仿真。
最后进行基于联合仿真的退化行为建模研究,构建以Motion为中心,外围软件包括AMESim和ANSYS含多机理多应力退化模型的联合仿真平台,在联合仿真中特别考虑了刚柔耦合存在的情况,得到仿真结果并计算作动器最终寿命。
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