[發明專利]一種動態大位移補償的柔性管路設計方法

有效

• 申請號: 201811543810.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109635455B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 羅鵬;高雷;邱明星;范順昌
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請公開了一種動態大位移補償的柔性管路設計方法，包括如下步驟：獲取安裝狀態的柔性管路端頭坐標和方向矢量；獲取在多種預定位移補償工況下柔性管路端頭坐標增量；得到3次樣條曲線，根據3次樣條曲線確定多種預定位移補償工況下柔性管路的管路長度；選取最大值為管路設計的基準長度；建立柔性管路的分析模型，采用有限元法對柔性管路的變形進行計算，以獲取柔性管路在多種預定位移補償工況下的曲率半徑；計算出柔性管路最小彎曲半徑，進而與產品指標進行對比，以評估管形設計是否滿足位移補償條件。本申請的動態大位移補償的柔性管路設計方法，實現空間多向布置的管路設計，并能夠滿足動態大位移多向補償的使用要求。

技術領域

本申請屬于航空發動機柔性管路設計領域，特別涉及一種動態大位移補償的柔性管路設計方法。

背景技術

某發動機與飛附機匣獨立安裝在飛機平臺上，飛行中發動機與飛機附件機匣之間存在較大的動態相對位移，連接發動機和飛附機匣的管路要滿足空間多方向的動態大位移補償設計要求，受發動機與飛機附件機匣之間的安裝空間限制，超出了現有柔性管路的應用范圍，現有的柔性管路無法滿足這樣苛刻的使用要求。

現有的柔性管路的設計方法是基于：1)管路路徑在同一平面內；2) 管路的使用補償方向為單一方向，位于管路安裝平面內；3)管路形狀按直線和圓弧的組合形式來描述。這樣設計的柔性管路無法滿足空間多方向的動態大位移補償的使用要求。

現有的柔性管路設計方法缺點如下：

1)現有的柔性管路設計方法均要求管路的路徑在同一平面內，不能空間走向；其缺點是：這樣設計的柔性管路只能平面布管，不能實現空間任意方向布管，一般只能在地面臺架設備使用，且使用環境不能受長度和布置空間的限制。

2)現有的柔性管路設計方法均要求管路的使用補償方向為單一方向，且要求這一方向要位于管路安裝平面內；其缺點是：這樣設計的柔性管路不能承受多方向的位移補償，補償方向單一且管路走向必須位于補償方向平面內，一般只能用于補償安裝公差和熱變形不協調等補償量小、補償方向單一的情況下，使用范圍十分受限。

3)現有的柔性管路設計方法均是假定管路形狀為直線和圓弧的組合，其缺點是這種這一假定忽視了柔性管路變形所應遵循的力學原理，在多向復雜補償要求下將產生較大評估誤差，設計的準確性差。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本申請提供了一種動態大位移補償的柔性管路設計方法。

本申請公開了一種動態大位移補償的柔性管路設計方法，包括如下步驟：

步驟一、獲取安裝狀態的柔性管路端頭坐標和方向矢量；

步驟二、獲取在多種預定位移補償工況下柔性管路端頭坐標增量；

步驟三、得到與所述柔性管路的中心路徑形狀相適配的一條3次樣條曲線；

步驟四、根據所述3次樣條曲線確定多種預定位移補償工況下柔性管路的管路長度；

步驟五、選取多種預定位移補償工況下管路長度的最大值為管路設計的基準長度；

步驟六、建立柔性管路的分析模型，采用有限元法對多種預定位移補償工況下柔性管路的變形進行計算，以獲取所述柔性管路在多種預定位移補償工況下的曲率半徑；

步驟七、計算出所述柔性管路在多種預定位移補償工況下的最小彎曲半徑，進而與產品指標進行對比，以評估管形設計是否滿足位移補償條件。

根據本申請的至少一個實施方式，在所述步驟一中，是以所述柔性管路的柔性段一端的位置為原點，沿管路方向為x方向建立坐標系，獲得所述柔性段端部受橫向集中力F和力矩M的等截面懸臂梁，對應的橫向位移分布為w(x)，轉角分布為θ(x)。