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基于CAE軟件——ANSYS Workbench的雙余度線位移傳感器疲勞壽命研究

來源:互聯網

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:CAE有限元CAE軟件

    1 前言

    飛機在飛行過程中會遇到氣流等環境的影響,由于飛機本身隨環境的突然變化發生激勵振動,因此,雙余度線位移傳感器必須滿足隨機振動環境下的強度要求。此項研究工作受到國內外學者的普遍關注。隨著計算機的迅猛發展和大型有限元結構分析程序的開發,有限元譜分析法用于中、低頻段(0~2000Hz)隨機響應分析成為一條切實可行的途徑。ANSYS是世界公認的著名的大型CAE分析軟件,它是能進行隨機響應分析的為數不多的大型有限元分析軟件之一,本文采用該軟件作為隨機響應分析的工具。

    2 結構概況

    雙余度線位移傳感器為我廠承接的GE公司轉包研制項目,按照GE公司要求,需對該傳感器按照其振動及環境要求進行應力分析,確認其強度、疲勞性能,能滿足設計要求,傳感器收回、伸出狀態分別如圖1、2所示。

    圖1 線位移傳感器-伸出狀態結構圖

    圖2 線位移傳感器-收回狀態結構圖

    3 隨機振動強度計算

    試驗中鐵芯有兩種狀態,分別為收進狀態和伸出狀態。每種狀態下對應一種隨機振動功率譜,分別是737NG CFM56-7 T/R actuator LVDT retracted,737NG CFM56-7 T/R actuator LVDT extended。

    3.1鐵芯有限元分析

    3.1.1有限元模型

    傳感器結構總重量為548g;絕緣線圈、導磁體、帶鎖孔止動墊圈與止動墊圈的花鍵刪除,插座采用鋼材料。

    將模型導入ANSYS中,有限元模型采用10節點四面體單元進行網格劃分,單元總數:98625。

    約束:在蓋板的兩個螺栓孔、殼體的3個螺栓孔以及接頭孔處施加固定約束。

    載荷:鐵芯收回、伸出狀態下的振動功率譜。

    3.1.2計算結果

    通過對雙余度線位移傳感器做計算,以彈簧為例,對其進行CAE分析。

    在收回狀態下,X、Y、Z方向加載,彈簧的受力結果:1Sigma下等效應力的最大值為92.363MPa,3Sigma下等效應力的最大值為295.11MPa;1Sigma下等效應力的最大值為99MPa,3Sigma下等效應力的最大值為297.18MPa;1Sigma下等效應力的最大值為140.93MPa,3Sigma下等效應力的最大值為442.01MPa。

    在伸出狀態下,X、Y、Z方向加載,彈簧的受力如圖所示:1Sigma下等效應力的最大值為115.54MPa,3Sigma下等效應力的最大值為327.02MPa;1Sigma下等效應力的最大值為125.28MPa,3Sigma下等效應力的最大值為367.01MPa;1Sigma下等效應力的最大值為90.332MPa,3Sigma下等效應力的最大值為303.42MPa。


    圖 伸出-Z方向加載應力云圖

    4 結論

    本文通過對位移傳感器基于CAE軟件——Ansys Workbench進行隨機振動分析,根據CAE仿真結果,以彈簧為例,應用隨機振動分析的結果,確定了該裝置上的薄弱部位,并根據此處應力結果對產品的疲勞壽命進行計算,這對于考核產品在隨機振動試驗下的疲勞壽命具有參考作用。

    (審核編輯: Doris)

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