[发明专利]一种L型管路卡箍系统建模的方法

说明书

本发明实施例涉及一种L型管路卡箍系统建模的方法，其包括：采用曲梁单元对L型管路的弯曲部分进行离散化处理，并结合Timoshenko梁单元进行建模，得到L型管路的有限元模型；对卡箍测试得到的迟滞回线进行分段线性拟合，得到卡箍离散化模型；根据所述L型管路的有限元模型结合所述卡箍离散化模型构建卡箍管路动力模型。本发明实施例提供的方法对于L型管弯头部分的有限元建模采取直梁逼近的方式得到管路模型，通过引入卡箍的实测刚度，建立了卡箍管路系统动力学模型，通过模态实验验证了建模方法的有效性。

技术领域

本发明涉及机械动力学技术领域，尤其涉及一种L型管路卡箍系统建模的方法。

背景技术

航空发动机外部管路是航空发动机的重要组成部分，管路是航空发动机滑油系统、燃油系统、调节系统和起动系统等附件器件与其他附件连接的重要部件，一般通过卡箍固定于机匣上或者通过卡箍彼此相连，构成复杂的管路系统。长期以来，由振动引起的航空发动机外部管路失效一直是影响发动机可靠性的重要问题之一。因此卡箍管路系统的动力学研究是十分重要的。

在现有的关于航空发动机外部管路金属橡胶卡箍的参数化建模研究中，大多采用集中参数法将卡箍简化为单根弹簧进行仿真计算，而这与有一定宽度的卡箍实际约束作用不符，需要对金属橡胶卡箍进行更为精确的建模处理。

可见，现有技术中对没有针对L型管路卡箍系统的振动力学提供有效的建模方法。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种L型管路卡箍系统建模的方法，解决现有技术中没有针对L型管路卡箍系统的振动力学提供有效的建模方法的的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明一实施例提供一种L型管路卡箍系统建模的方法，其包括：

采用曲梁单元对L型管路的弯曲部分进行离散化处理，并结合Timoshenko梁单元进行建模，得到L型管路的有限元模型；

对卡箍测试得到的迟滞回线进行分段线性拟合，得到卡箍离散化模型；

根据所述L型管路的有限元模型结合所述卡箍离散化模型构建卡箍管路动力模型。

本发明的一个实施例中，结合Timoshenko梁单元进行建模之前，还包括：

针对Timoshenko梁单元计算动能和势能；

根据所述动能和所述势能采用变分原理建立微段梁的偏微分动力学模型；

对所述偏微分动力学模型结合位移场函数得到局部坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵；

将所述Timoshenko单元在局部坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵转换到总体坐标系下的质量矩阵和刚度矩阵。

本发明的一个实施例中，所述卡箍为单联卡箍，且所述单联卡箍的宽度为14mm。

本发明的一个实施例中，还包括：

将所述卡箍的刚度沿x方向等效离散为2个线弹簧和2个扭簧，所述线弹簧的z方向线刚度为K_z/2，所述扭簧的θ_y方向扭转刚度为K_θy/2；

以及将所述卡箍的阻尼等效离散为2个线性阻尼器和2个扭转阻尼器，所述线性阻尼器的z方向阻尼为C_z/2，所述扭转阻尼器的θ_y方向阻尼为C_θy/2。