飞机液压管路系统是飞机系统的重要组成部分,而振动疲劳引发的飞机液压管路的强度问题,一直困扰着飞机液压系统设计师和事故分析人员。随着飞机的液压系统朝着高压化、大功率、重量轻等方向发展,这一问题变得更加突出。而这些问题可能导致飞机液压管路的疲劳破坏甚至断裂,造成巨大的经济损失和人员伤亡。这必然对飞机液压系统的设计提出了更高的要求。因此研究飞机液压系统的振动特性和共振疲劳试验,并改进管路系统的设计方法,提高管路结构的安全性和疲劳可靠性,具有重要的理论意义和巨大的工程应用价值。前人对管路系统振动的理论计算和有限元仿真技术的研究已经获得了很多进展。然而国内对于飞机液压管路系统振动方面的研究主要集中在对简单管路数学模型的推导和简单管路的有限元仿真,距离实际工程应用还有一定的差距。因此,基于实际的工程项目,对典型飞机液压管路流固耦合振动进行系统的数值分析和有限元仿真,对于振动疲劳试验有重要的理论参考价值。目前,管路的振动疲劳研究仍旧处于起步阶段,具有普适性的振动疲劳试验方法还比较少,相关试验规范比较缺乏。为了得到正弦激励下管路的共振疲劳寿命变化规律,还需要研究正弦激励的振动疲劳试验方法,而此方面的研究远未成熟。因此,开展典型飞机液压管路的振动疲劳试验研究具有十分重要的意义。本文通过研究液压管路的流固耦合振动的数值分析和有限元仿真技术,并据此重点对典型飞机液压管路进行了振动特性分析和共振疲劳试验研究。主要研究内容如下:(1)基于传递矩阵法对液压管路的流固耦合振动进行数学建模,建立了管路和流体的基本振动方程,推导了点传递矩阵、场传递矩阵和总体传递矩阵。求解了传递矩阵法建立的管路流固耦合的数学模型,结合典型算例分析证明了传递矩阵法的有效性。(2)根据流固耦合法和等效质量法的基本理论,分别研究了基于流固耦合法和等效质量法的模态与振动有限元仿真技术。使用两种方法对简单管路模型进行模态分析和振动分析,并对计算结果进行对比分析,验证了本文有限元仿真分析的准确性,为典型飞机液压管路振动特性分析建立了仿真基础。(3)分别对典型飞机液压管路几何模型和有限元模型进行了等效简化。使用等效质量法对管路进行了模态分析,并根据分析结果确定了简谐位移激励的频率(管路一阶固有频率)。使用流固耦合法对管路进行了瞬态分析,根据管路的应力响应结果和加速度响应结果分析了其振动破坏特性,为疲劳试验提供建议监测点,确定了疲劳试验的载荷谱。(4)以该型机液压系统管路中实际装机用的短弯管结构为对象,设计了结构振动疲劳试验系统。根据有限元仿真确定的试验载荷谱,完成了振动疲劳试验,对测试方法和测试过程进行了详细设计。通过考察试验现象和分析试验数据,得到了管路疲劳破坏特性,对比试验结果验证了仿真的准确性。试验测得的管路应变疲劳寿命曲线和振动加速度疲劳寿命曲线,为典型飞机液压管路的结构设计、强度校核、寿命预测等提供第一手资料。