航空機(jī)載溫度傳感器振動(dòng)特性分析

1、航空機(jī)載溫度傳感器振動(dòng)特性分析摘要：文章采用有限元仿真分析軟件ANSYS對(duì)某型航空機(jī)載溫度傳感器在隨機(jī)振動(dòng)載荷下的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行有限元分析，從而完成對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估。根據(jù)有限元和隨機(jī)振動(dòng)相關(guān)理論，結(jié)合仿真分析結(jié)果，該型溫度傳感器在承受規(guī)定的隨機(jī)振動(dòng)載荷時(shí)，安全系數(shù)高，該結(jié)構(gòu)具有足夠的抗振強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞：溫度傳感器；隨機(jī)振動(dòng)；有限元仿真；ANSYS 1概述 航空機(jī)載傳感器所經(jīng)受的工作環(huán)境極為惡劣，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)會(huì)經(jīng)受相當(dāng)大的隨機(jī)振動(dòng)載荷，從而引起很大的交變應(yīng)力，振動(dòng)疲勞損傷非常嚴(yán)重1。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，采用隨機(jī)振動(dòng)理論對(duì)產(chǎn)品及各零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)特性仿真分析，找出各設(shè)計(jì)參數(shù)

2、對(duì)產(chǎn)品性能的影響規(guī)律，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保證傳感器在整個(gè)任務(wù)階段不出現(xiàn)疲勞破壞。文章針對(duì)某型航空機(jī)載溫度傳感器進(jìn)行了基于ANSYS的有限元振動(dòng)疲勞仿真分析。通過(guò)計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)的峰值應(yīng)力值來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行考察，通過(guò)在共振頻率點(diǎn)的應(yīng)力響應(yīng)來(lái)計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)的峰值應(yīng)力，比較峰值應(yīng)力與材料的屈服極限的大小來(lái)考察結(jié)構(gòu)的可靠性2，判斷結(jié)構(gòu)的抗振強(qiáng)度及薄弱位置，以確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，為結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和提高結(jié)構(gòu)的可靠性提供依據(jù)。 2溫度傳感器產(chǎn)品概述 2.1產(chǎn)品功能 傳感器安裝在燃油控制裝置殼體內(nèi)，用于測(cè)量流經(jīng)燃油控制裝置內(nèi)的計(jì)量燃油溫度，并將燃油溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)

3、輸送到電子控制器。 2.2產(chǎn)品組成 傳感器主要由感溫元件（1）、外殼（2）、套管（3）和蓋（4）等構(gòu)成。 3振動(dòng)特性仿真分析 3.1有限元計(jì)算前處理 3.1.1有限元模型的建立 根據(jù)溫度傳感器的設(shè)計(jì)圖紙、裝配關(guān)系和CAD數(shù)字樣機(jī)建立有限元模型，對(duì)不影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的刻字、導(dǎo)線、裝配螺紋等特征進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)其他特征進(jìn)行詳細(xì)建模。傳感器幾何形狀較為復(fù)雜，為保證足夠的分析精度，重要部位盡量細(xì)化網(wǎng)格，共劃分了41023個(gè)單元，72901個(gè)節(jié)點(diǎn)。 3.1.2傳感器材料參數(shù)的設(shè)定 傳感器的套管、外殼、蓋等零件材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti。 3.1.3傳感器約束設(shè)定 根據(jù)實(shí)際安裝情況，傳感器通過(guò)外殼零件上

4、的安裝螺紋與燃油控制裝置殼體上的安裝孔相連，因此需對(duì)安裝螺紋面施加固支約束。 3.2有限元計(jì)算結(jié)果及分析 3.2.1模態(tài)分析 模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)或部件的振動(dòng)特性，即計(jì)算固有頻率及振型。它是瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析等更詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析的起點(diǎn)。文章基于有限元法的線性振動(dòng)理論，應(yīng)用ANSYS軟件模態(tài)分析中的子空間法（SubspaceMethod）3，對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)的前6階振動(dòng)特性進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果如表2所示。從總體來(lái)看，傳感器的固有頻率較高，各階固有頻率均在2000Hz以上，即當(dāng)產(chǎn)品所承受的振動(dòng)載荷頻率在2000Hz以內(nèi)的振動(dòng)載荷時(shí)，不會(huì)因發(fā)生共振而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。 3.2.2隨機(jī)振動(dòng)

5、分析 隨機(jī)振動(dòng)分析也稱功率譜密度分析（PSD），屬于一種概率統(tǒng)計(jì)分析。功率譜密度是結(jié)構(gòu)對(duì)隨機(jī)動(dòng)力載荷響應(yīng)的概率統(tǒng)計(jì)，后處理結(jié)果為功率譜密度-頻率關(guān)系曲線。有限元隨機(jī)振動(dòng)分析就是建立在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析得到結(jié)構(gòu)的各階振型和固有頻率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)所給的加速度功率譜求出結(jié)構(gòu)在這些隨機(jī)激勵(lì)下的位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)。文章利用ANSYS軟件對(duì)傳感器進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)特性進(jìn)行仿真計(jì)算4，通過(guò)對(duì)響應(yīng)的分析為結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù). 4結(jié)束語(yǔ) 文章利用仿真分析軟件ANSYS對(duì)某型溫度傳感器的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析和校核，以確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可靠性，得到以下結(jié)論：（1）傳感器的固有頻率較高，前6階固有頻率均在2000H

6、z以上，因此當(dāng)產(chǎn)品所承受的振動(dòng)載荷頻率在15Hz2000Hz以時(shí)，不會(huì)因?yàn)楣舱穸a(chǎn)生結(jié)構(gòu)失效的可能。（2）傳感器按功能振動(dòng)譜承受沿三軸向的隨機(jī)振動(dòng)載荷時(shí)，其應(yīng)力水平和變形量都非常低，屈服安全系數(shù)均在44以上，振動(dòng)載荷對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)可靠性影響不大，因此該結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度。 參考文獻(xiàn): 1姚起杭.姚軍防止結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞的設(shè)計(jì)技術(shù)J.飛機(jī)工程，2006，3：9-11. 2郭建平，任康，楊龍，等.基于MSC.Fatigue的電子設(shè)備隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析J.航空計(jì)算技術(shù)，2008，28（4）：48-50. 3黃康，仰榮德.基于ANSYS的汽車橫向穩(wěn)定桿疲勞分析J.機(jī)械設(shè)計(jì)，2008，25（12）：66-68.

7、 4徐灝.疲勞強(qiáng)度M.北京：高等教育出版社，1988.4 1、最靈夢(mèng)想是一個(gè)天真的詞，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想是個(gè)殘酷的詞。21.2.72.7.202110:2410:24:122月-2110:242、只有收獲，才能檢驗(yàn)耕耘的好處；只有貢獻(xiàn)，方可衡量人生的價(jià)值。二二一二二一年二月七日2021年2月7日星期日3、不要放棄，你要配的上自己的野心，也不要辜負(fù)了所受的苦難。10:242.7.202110:242.7.202110:2410:24:122.7.202110:242.7.20214、找一個(gè)理由，否認(rèn)憂傷，笑容就會(huì)燦爛到無(wú)所不在。2.7.20212.7.202110:2410:2410:24:1210:24

8、:125、成功與不成功之間有時(shí)距離很短只要后者再向前幾步。二月 21星期日, 二月 7, 20212/7/20216、只要努力抬起你的雙腳，勝利將屬于你。10時(shí)24分10時(shí)24分7-2月-212.7.20217、青春如此華美，卻在煙火在散場(chǎng)。21.2.721.2.721.2.7。2021年2月7日星期日二二一二二一年二月七日8、真正沒有資格談明天的人，是那個(gè)不懂得珍惜今日的人。10:2410:24:122.7.2021星期日, 二月 7, 20211、你始終不屬于我，屬于我的只是我自己。21.2.72.7.202110:2410:24:122月-2110:242、一份信心，一份努力，一份成功；

9、十分信心，十分努力，十分成功。二二一二二一年二月七日2021年2月7日星期日3、你是唯一的，你是十分獨(dú)特的，你就是你生命中的第一名。10:242.7.202110:242.7.202110:2410:24:122.7.202110:242.7.20214、要跟成功者有同樣的結(jié)果，就必須采取同樣的行動(dòng)。2.7.20212.7.202110:2410:2410:24:1210:24:125、我們的生命，就是以不斷出發(fā)的姿勢(shì)得到重生。二月 21星期日, 二月 7, 20212/7/20216、只要站起來(lái)的次數(shù)比倒下去的次數(shù)多，那就是成功。10時(shí)24分10時(shí)24分7-2月-212.7.20217、自知

10、之明是最難得的知識(shí)。21.2.721.2.721.2.7。2021年2月7日星期日二二一二二一年二月七日8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:2410:24:122.7.2021星期日, 二月 7, 20211、最靈繁的人也看不見自己的背脊。21.2.72.7.202110:2410:24:122月-2110:242、最困難的事情就是認(rèn)識(shí)自己。二二一二二一年二月七日2021年2月7日星期日3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:242.7.202110:242.7.202110:2410:24:122.7.202110:242.7.20214、與肝膽人共事，無(wú)字句處讀書。2.7.20212.7.202110:2410:2410:24:1210:24:125、閱讀使人充實(shí)，會(huì)談使人敏捷，寫作使人精確。二月 21星期日, 二月 7, 20212/7/20