● 摘要
航空发动机外部管路失效原因诸多，但是振动常常是管路失效的最主要诱导因素。为了降低管路因振动而产生的故障问题，本文分析了管路系统的振动环境特征，提出了管路系统的建模和求解方法，归纳了影响管路系统振动特性的特征参数，发展了管路系统的动力学优化技术。 通过试验测得了管路系统在发动机工作状态下承受来自机匣、燃油泵、燃烧室等部位激励的振动特征，分析表明管路系统主要承受简谐和随机两种激励形式。 基于上述管路系统振动环境的特征，本文给出了管路系统的建模方法，对不同激励形式的管路进行谐响应分析和谱分析，得到了管路在外界激励下的应力云图和位移云图，这对于分析管路系统的响应特征具有重要意义。另外针对管路系统振动的固有特性，给出了仿真计算和解析求解的方法，并提出了锤击法和应变片实验测试管路的振动特征。 影响管路振动特性的特征参数有很多，包括壁厚、跨度、外径、弯曲变径、弯曲角度、安装预应力、安装预紧力以及流体介质等。本文分析总结了各个参数对管路振动特性的影响规律，并对比了各个参数的敏感度大小。 根据管路设计准则和手册，本文应用遗传算法、粒子群算法等方法对航空发动机外部管路动力学特性及在不同工作载荷作用下的动力学响应进行优化，通过改变管路的支承位置、支承刚度等条件使管路具有更宽的使用范围和更高的可靠性。 最后，阐述了本文的主要成果和结论，以及存在的问题和需要进一步深入探索的方向。