1 前言

飛機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)遇到氣流等環(huán)境的影響，由于飛機(jī)本身隨環(huán)境的突然變化發(fā)生激勵(lì)振動(dòng)，因此，雙余度線位移傳感器必須滿足隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的強(qiáng)度要求。此項(xiàng)研究工作受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展和大型有限元結(jié)構(gòu)分析程序的開(kāi)發(fā),有限元譜分析法用于中、低頻段(0～2000Hz)隨機(jī)響應(yīng)分析成為一條切實(shí)可行的途徑。ANSYS是世界公認(rèn)的著名的大型CAE分析軟件,它是能進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析的為數(shù)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(jī)響應(yīng)分析的工具。

2 結(jié)構(gòu)概況

雙余度線位移傳感器為我廠承接的GE公司轉(zhuǎn)包研制項(xiàng)目，按照GE公司要求，需對(duì)該傳感器按照其振動(dòng)及環(huán)境要求進(jìn)行應(yīng)力分析，確認(rèn)其強(qiáng)度、疲勞性能，能滿足設(shè)計(jì)要求，傳感器收回、伸出狀態(tài)分別如圖1、2所示。

圖1 線位移傳感器-伸出狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖

圖2 線位移傳感器-收回狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖

3 隨機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算

試驗(yàn)中鐵芯有兩種狀態(tài)，分別為收進(jìn)狀態(tài)和伸出狀態(tài)。每種狀態(tài)下對(duì)應(yīng)一種隨機(jī)振動(dòng)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(jié)構(gòu)總重量為548g；絕緣線圈、導(dǎo)磁體、帶鎖孔止動(dòng)墊圈與止動(dòng)墊圈的花鍵刪除，插座采用鋼材料。

將模型導(dǎo)入ANSYS中，有限元模型采用10節(jié)點(diǎn)四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元總數(shù)：98625。

約束:在蓋板的兩個(gè)螺栓孔、殼體的3個(gè)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(tài)下的振動(dòng)功率譜。

3.1.2計(jì)算結(jié)果

通過(guò)對(duì)雙余度線位移傳感器做計(jì)算，以彈簧為例，對(duì)其進(jìn)行CAE分析。

在收回狀態(tài)下，X、Y、Z方向加載，彈簧的受力結(jié)果：1Sigma下等效應(yīng)力的最大值為92.363MPa，3Sigma下等效應(yīng)力的最大值為295.11MPa；1Sigma下等效應(yīng)力的最大值為99MPa，3Sigma下等效應(yīng)力的最大值為297.18MPa；1Sigma下等效應(yīng)力的最大值為140.93MPa，3Sigma下等效應(yīng)力的最大值為442.01MPa。

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

圖 伸出-Z方向加載應(yīng)力云圖

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)位移傳感器基于CAE軟件——Ansys Workbench進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析，根據(jù)CAE仿真結(jié)果，以彈簧為例，應(yīng)用隨機(jī)振動(dòng)分析的結(jié)果，確定了該裝置上的薄弱部位，并根據(jù)此處應(yīng)力結(jié)果對(duì)產(chǎn)品的疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)于考核產(chǎn)品在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)下的疲勞壽命具有參考作用。