● 摘要
管路振动是造成航空发动机故障的主要原因之一，因此本文针对这个问题进行研究。论文系统地论述了国内外研究者在管路计算机辅助设计（CAD）方面所达到的成果、经验以及不足；重点讨论了管路振动的原因，介绍了管路调频的一般方法，并针对航空发动机的管路振动特点说明了造成其振动的原因和调频的理论依据。在本文的研究中，首先解决了管路有限元的建模方法。从航空发动机的敷管特征入手，将管路分为单管和管系两大类；介绍了管路中的重要零件——卡箍，并使用有限元法计算了卡箍的刚度值；根据有限元建模的需要，分别依次详细说明了所需使用的单元特征，为管元引入了柔性系数和应力增强系数，解释了流体的压力和流速对航空发动机管路的影响，分析了管路的约束条件；对于UG和ANSYS两大应用软件间的接口信息进行了详细的说明；讨论了有限元分析的精度问题。论文进行航空发动机管路的振动分析。介绍振动检测标准，由于航空标准的缺陷，引入考虑工作转速的共振裕度分析法；针对本研究的对象——小型涡轴发动机，使用共振裕度分析法，进行了激振频率分析，确定了管路安全频率范围；对本涡轴发动机的39根管路组成的21组管路进行了固有频率的计算及分析，确定安全管路与存在共振危险的管路；针对危险管路，进行详细的分析，查看是那阶固有频率落入发动机那一轴的工作转速范围，并提出了一些对于低阶共振管路的修改意见。针对存在共振危险的管路，进行调频方法的研究。调频方法首先分为单管调频和带有卡箍的管路调频。单管调频中，研究了航空发动机的管路敷管模式，共分为六种模式，并研究了各自的主要设计参数；根据以设计变量为单元，分别研究了设计变量在各个模式中对管路固有频率的影响程度，以及基本趋势。带卡箍的管路调频中，研究了一个主要模式，并详细分析其中的两个设计参数——空间角度和卡箍位置；根据计算机仿真的数据，讨论了这两个变量对管路固有频率的影响效应。最终，应用调频方法，结合四个主要设计变量，对四个管路实例进行了调频。