L型管路系统动力学有限元建模及基于遗传算法的卡箍支撑位置优化

在航空发动机管路设计阶段，优化卡箍的支撑位置可使管路有效避开转子激振频率进而实现降低管路振动的目标。以L型管路为对象，研究了创建管路有限元模型及实现以避振为目标的卡箍支撑位置优化的方法。首先，提出了“以直代曲”的L型管路有限元建模方法，在此基础上用弹簧对模拟卡箍的支撑，创建了管路系统的动力学有限元模型。接着，以卡箍位置为设计变量，以激振频率与管路1阶固有频率的差值为目标函数，创建了以避振为目标的卡箍支撑位置优化模型。再则，描述了基于遗传算法求解该优化模型的具体流程。最后，以安装3个卡箍的L型管路为对象进行了实例研究，用试验校验了所提出的有限元建模方法的合理性，进一步通过执行优化确定了可以实现避振的最优的卡箍位置。同时，进行了卡箍的“安全域”分析，确定了各卡箍满足避振条件下的可移动范围。