摘要：针对航空发动机外部管路系统敷设优化设计问题,以发动机外部典型管路——Z型管路为例,采用灵敏度分析结合优化设计的方法,提高了管路的结构优化设计效率.本文首先以Z型管路的几何尺寸为基本参量,进行了管路固有频率和共振动应力的灵敏度分析.而后基于灵敏度分析结果,筛选基于方差的总灵敏度指标较大的参量作为优化参数,利用有限元软件得到了优化设计结果.最后通过管路振动试验,验证了优化结果的有效性.该研究通过灵敏度分析删选优化参数,大大降低了后续优化设计的计算量,通过避开共振点、降低共振应力的Z型管管型优化,验证了提出方法的有效性,该方法为发动机外部管路优化设计提供参考.

摘要：P型橡胶卡箍是航空发动机外部管路系统中连接管路与支架、机匣之间的重要连接件,其主要的失效形式为机体振动和管内高压液体脉动共同作用下的疲劳断裂。卡箍的疲劳性能极大地制约了管路系统的性能,因此对于卡箍的疲劳性能研究具有重要意义。本文首先设计并进行了卡箍的拉压疲劳试验,得到了不同加载位移下的疲劳寿命。后续的断口分析表明卡箍疲劳破坏呈现出两种不同的形式:一是卡箍的金属箍带发生由外侧向内侧扩展的疲劳断裂,二是卡箍的橡胶垫圈严重的磨损现象。其次,结合卡箍疲劳试验的加载过程,建立了对应的有限元模型,并通过与贴片位置的应变对比验证了构建模型的预测精度。针对卡箍箍带疲劳断裂的失效形式,通过卡箍箍带所采用的不锈钢材料的疲劳试验结果,建立了卡箍的SWT(Smith-Watson-Topper)、FS(Fatemi-Socie)以及WB(Wang-Brown)临界平面疲劳寿命模型。最后,结合有限元分析得到的最大应力应变以及卡箍拉压疲劳试验得到的疲劳寿命结果,验证了提出的寿命模型均处于3倍分散带内,对于卡箍的疲劳寿命具有良好的估计精度。