飞机管道系统动强度可靠性分析与优化设计PDF电子书下载

第1章 输流管道动力学的假定和模型 1

1.1 几个假定 1

1.1.1 理想流体力学基础 1

1.1.2 Euler梁、Timoshenko梁模型 2

1.2 管道动力学模型 3

1.2.1 基于Euler梁的动力学模型 3

1.2.2 基于Timoshenko梁的动力学模型 4

1.2.3 基于Euler梁的非均匀流管道的动力学模型 6

参考文献 8

第2章 输流管道动力学分析方法 9

2.1 传递矩阵法 9

2.1.1 传递矩阵的推导 9

2.1.2 输流管道动力分析的有限元描述 10

2.1.3 算例分析 12

2.2 消元-伽辽金法 13

2.2.1 振动方程的伽辽金形式 13

2.2.2 输流管道的固有频率 16

2.2.3 输流管道固有频率简化及应用 19

2.3 伽辽金-模态法 23

2.3.1 伽辽金-模态法理论及过程 23

2.3.2 临界流速、临界压强和临界简支长度 25

2.3.3 两端简支管道的固有频率影响因素分析 26

2.3.4 悬臂管道、两端固支管道的固有频率 29

2.4 波动法 31

2.4.1 流固耦合振动的波传播模型推导 31

2.4.2 波沿管道的传播以及在边界处的反射 32

2.4.3 悬臂管道固有频率计算的波动方法 34

2.4.4 算例 35

2.5 动刚度法 39

2.5.1 参数谱形式 39

2.5.2 动刚度矩阵 42

2.5.3 算例 43

2.5.4 瞬态响应分析 48

参考文献 55

第3章 多支承激励下输流管道动态特性分析 56

3.1 支承激励下输流管道的频率分析 56

3.1.1 支承简谐激励下输流管道的自由振动方程 56

3.1.2 频率方程和临界参数的图形法 57

3.2 支承刚度和接头对输流管道振动特性的影响 61

3.2.1 支承刚度对管道系统的振动特性分析 61

3.2.2 带接头管道的动态特性分析 66

3.3 双跨输流管道的振动特性 71

3.3.1 双跨简支梁的模态振型 71

3.3.2 两跨管道系统振动方程及其求解 72

3.3.3 支承特性对双跨管道固有频率的影响 75

3.4 多跨输流管道振动特性 77

3.4.1 波在中间支撑处的反射和透射 77

3.4.2 多跨管道振动的波动模型 78

3.4.3 两端简支管道的临界流速 80

3.4.4 多跨管道的固有频率 81

参考文献 82

第4章 输流曲管振动的波动方法研究 84

4.1 管内流体加速度的推导 84

4.2 轴线不可伸输液曲管动力方程 86

4.2.1 管道微元受力 86

4.2.2 流体微元受力 87

4.2.3 曲管振动方程 88

4.3 轴线不可伸曲管固有频率分析 89

4.3.1 轴线不可伸曲管固有频率计算 89

4.3.2 轴线不可伸曲管固有频率算例 91

4.4 轴线可伸曲管动力方程 93

4.5 轴线可伸曲管固有频率分析 94

4.5.1 轴线可伸曲管固有频率计算 94

4.5.2 轴线可伸曲管固有频率算例 97

参考文献 98

第5章 飞机液压源管道系统的压力脉动可靠性 99

5.1 飞机液压源管道系统 99

5.2 单管道的传输方程 101

5.2.1 流体载体四端口模型 101

5.2.2 直管传输动力学方程 102

5.3 复合管道元件的传递函数 104

5.3.1 传递函数分析法 104

5.3.2 油泵 105

5.3.3 溢流阀 106

5.3.4 蓄压器 106

5.4 典型液压源系统的压力脉动特性 108

5.4.1 典型液压源系统组成 108

5.4.2 终端脉动幅值特征 108

5.5 压力脉动可靠性分析的拟静力法 112

5.5.1 静态模拟 113

5.5.2 动态模型 113

5.5.3 动力可靠性的拟静方法 114

5.5.4 压力脉动可靠性 117

5.6 压力脉动可靠性的动态评估方法 118

5.6.1 首超破坏机制 119

5.6.2 疲劳累积破坏机制 120

参考文献 122

第6章 飞机管道系统的参数灵敏度与共振可靠性 124

6.1 固有频率的随机特性分析 124

6.1.1 随机摄动法的应用 124

6.1.2 充液管道的固有频率随机性 125

6.2 共振可靠度 128

6.2.1 正态分布形式 128

6.2.2 一般分布形式 128

6.2.3 四阶矩法 129

6.2.4 算例 131

6.3 共振可靠性灵敏度 133

6.3.1 随机摄动法 133

6.3.2 伽辽金法 134

6.3.3 蒙特卡罗法 135

6.3.4 飞机管道结构模态灵敏度分析 135

6.4 复杂管道系统的灵敏度及共振可靠性 137

6.4.1 复杂管道系统的建模方法 137

6.4.2 液压管道系统的模态特性 141

6.4.3 飞机液压管道固有频率的随机性分析 143

6.4.4 液压管道系统频率灵敏度结果 144

参考文献 145

第7章 基于首超机制的管道动强度可靠性分析 147

7.1 飞机结构的动强度失效 147

7.2 支承激励下结构的振动响应 148

7.2.1 动力学方程 148

7.2.2 频率响应函数 149

7.3 飞机管道系统的随机动响应 150

7.3.1 机体振动载荷的随机性 150

7.3.2 平稳随机振动响应的统计特征量 151

7.3.3 基础随机激励的处理 152

7.3.4 管道单元的应力输出 153

7.3.5 管道系统随机振动响应结果 153

7.4 结构的动力可靠性 159

7.4.1 动强度破坏模式 160

7.4.2 平稳随机过程 160

7.5 基于首次超越破坏机制的动强度可靠性 161

7.5.1 安全界限 162

7.5.2 交差分析 163

7.5.3 泊松过程假设下的可靠度 165

7.5.4 液压管道系统的动强度可靠性分析 166

参考文献 170

第8章 基于疲劳破坏累积机制的管道动强度可靠性分析 171

8.1 概述 171

8.2 随机振动疲劳问题的处理方法 172

8.2.1 静态方法处理随机振动疲劳 172

8.2.2 动态疲劳问题的处理方法 173

8.2.3 三区间法 173

8.3 基于疲劳累积破坏机制的动力可靠性 174

8.4 管道的疲劳累积可靠性分析 177

参考文献 179

第9章 飞机压力管道系统的动强度可靠性优化设计 180

9.1 结构优化理论 181

9.1.1 结构优化问题的数学描述 181

9.1.2 动强度可靠性约束 182

9.1.3 动强度可靠性优化流程 182

9.2 基于首超可靠度的管道优化设计 183

9.2.1 模型 183

9.2.2 优化变量 184

9.2.3 结果与讨论 185

9.3 基于疲劳可靠度的管道优化设计 191

9.3.1 改进粒子群算法 191

9.3.2 优化模型 193

9.3.3 结果与讨论 194

9.4 管道系统卡箍位置动力灵敏度与优化设计 195

9.4.1 卡箍位置的动力灵敏度 196

9.4.2 卡箍位置的动力学优化设计 197

9.4.3 算例 198

参考文献 205

第10章 飞机管道系统的动强度可靠性分析及优化软件 207

10.1 软件的基本介绍 207

10.1.1 软件描述 207

10.1.2 软件的功能需求分析 207

10.2 DSRAP软件结构框架设计 209

10.2.1 数据传输框架 209

10.2.2 整体模块结构设计 209

10.2.3 前处理模块 211

10.2.4 分析模块 212

10.2.5 优化设计模块 214

10.2.6 后处理模块 215

10.3 DSRAP的使用简介 215

10.3.1 软件界面 215

10.3.2 管道系统建模 220

10.3.3 分析 226

10.3.4 优化设计 232

10.3.5 后处理 232