航空机电工程论文提纲

2022-11-15

论文题目：基于硬质涂层的航空液压管路振动特性及振动控制的研究

摘要：航空液压管路系统作为连接柱塞式液压泵及作动器的重要系统,是实现飞机舵面操作和起落架收放等功能的重要机电系统。随着航空工业的迅猛发展,我国航空工业中多种型号飞机由于轻量化和液压系统工作压力提高等原因,液压管路系统常发生由于振动过大导致的损伤破坏,对于飞机安全性和可靠性造成极大影响,航空液压管路系统的振动问题是目前亟待解决的工程问题。航空液压管路系统的振动激励十分复杂,其中由于航空发动机双转子不平衡简谐振动激励会导致较大的受迫振动,目前对于航空液压管路系统振动控制的研究还尚未完善,硬质涂层作为新兴阻尼材料应用于航空液压管路系统的研究也尚未成熟。因此针对航空液压管路系统开展硬质涂层振动控制的研究具有重要的科学研究意义与工程应用价值。本文中对于航空液压管路振动响应问题开展了模型创建、有限元分析以及试验研究。根据硬质涂层的减振性能,优选了三种不同材料粉末通过Oerlikon Metco9MC型大气等离子喷涂设备在管路基体上进行硬涂层制备。结合飞机实际工作状态,以航空液压管路系统中的直管为研究对象,建立了硬质涂层航空液压直管复合结构模型;根据航空液压直管的边界条件以及材料、性能参数分别推导了三个动力学分析方程,即基于弹性薄壳理论的静力学平衡微分方程;基于胡克（Hookean）定律、壳层无挤压假设、Kirchhoff-Love假设、Love壳理论的本构方程;根据哈密顿能量原理推导得到了可用于求解硬质涂层航空液压直管长薄壳模型固有特性的特征方程。通过有限元方法对航空液压直管（未涂层）进行模型建立及模态分析;对硬质涂层航空液压直管进行模型创建及模态分析;对涂覆硬质涂层与否航空液压直管的有限元仿真结论进行对比,得出了多参数下航空液压直管固有频率及主振型的变化规律。发现随着硬质涂层厚度的增加,模型固有频率的偏移量逐渐增大,模型主振型位移量逐渐减小;不同涂层材料及不同管路材料对硬质涂层航空液压直管固有频率与主振型位移量有不同程度的影响,其中陶瓷涂层YSZ（8%Y2O3-Zr O2氧化钇稳定氧化锆）减振效果优于YSZ-PTFE（氧化钇稳定氧化锆-聚四氟乙烯）复合材料涂层以及Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层,基体材料6061T6铝合金涂覆硬质涂层时的减振效果优于Nitronic40（XM-10）S21900（0Cr21Ni6Mn9N）铬-镍-锰-氮奥氏体不锈钢以及TA18（Ti3Al-2.5V）钛合金。通过试验与仿真相结合的方法对航空液压直管（未涂层）进行高低压转子定频简谐激励下振动响应及扫频激励下振动响应分析,得到的试验与仿真振动响应幅值间的误差均在20%以内,证明了模型建立的准确性。通过正交试验对硬质涂层航空液压直管进行高低压转子定频简谐激励下振动响应分析,发现涂层厚度、管路材料及硬质涂层材料中,管路材料及硬质涂层厚度对振动响应幅值的影响高于硬质涂层材料的影响;正交试验最优解为涂覆300μm厚度陶瓷涂层YSZ（8%Y2O3-Zr O2氧化钇稳定氧化锆）的6061T6铝合金航空液压直管。确定了硬质涂层可以满足实际工程中振动控制的需求,并为航空液压管路系统的振动分析、振动控制设计提供了参考。

关键词：航空液压管路;硬质涂层;有限元;振动分析;振动控制

学科专业：机械工程

中文摘要

ABSTRACT

1.绪论

1.1 课题来源

1.2 论文研究的背景和意义

1.3 航空液压管路系统振动控制的研究现状

1.4 硬质涂层阻尼减振研究现状

1.5 本文主要研究内容

2.硬质涂层航空液压管路动力学分析模型的创建及硬质涂层的制备

2.1 概述