目前试验室内液压摆动缸为ARP25/180型液压摆动缸,其使用量程为±90°,某工程操纵系统操作试验驾驶盘需要旋转0°~110°,为了满足后续试验需要,特设计本试验,以验证该型液压摆动缸可以实现0°~110°旋转。

本文探索了结构强度试验液压缸轻量化设计方案,采用拓扑优化技术对液压缸底座进行减重设计,考虑了液压缸传力过程中载荷传载和约束,得到了底座的拓扑优化设计结果,并进一步进行了保形设计,然后进行强度校核。仿真结果表明,其结构强度满足试验要求,液压缸底座的轻量化设计技术可以有效减轻结构重量。

单出杆伺服油缸进行动态加载时,考虑其结构的不对称性,动态特性分析不同于双出杆油缸,需要分别对前后腔进行分析。本文采用将油液等效成弹簧的方法,建立了油缸的质量弹簧动力学模型。经过理论推导,得到单出杆油缸的刚度和固有频率计算公式,且求得固有频率最小值,对评估液压控制系统的动态响应提供重要依据。伺服阀控制单出杆油缸时,对伺服阀两边分别计算压降,得到单出杆油缸伺服阀选型计算方法。

本文设计的液压系统性能稳定、控制精度高,能提供变压和变流量控制且能使试验机在力或位移闭环控制下对试样进行加载,达到夹持试样对中性好、实验结果准确性高的目的。同时,此液压系统是一种低碳环保型设备。

针对结构热强度试验中关于热-压耦合试验的方法进行了探讨研究,介绍了热-压耦合试验中常用的石英灯辐射加热和热电丝传导加热两种加热方式。采用预估加热量的方式进行加热器设计,基于这两种加热方式详述了使用3种不同的加载执行机构进行加载的方法,并给出了其加载控制方式。采用MTS协调加载控制器进行了热-压耦合试验的验证,对比了3种加载方式的控制效果,为试验方法的选择提供了依据。

大行程油缸动态加载性能要求较高时,如果采用单出杆结构,伺服阀换向时会产生压力跃变现象,影响系统性能。为了解决压力跃变问题,设计双阀控双腔加载系统,采用2个伺服阀单独控制油缸的前后两腔,前腔恒压控制,通过控制后腔压力来控制整个油缸的载荷。根据此思路设计液压加载原理并且搭建相应的设备来进行试验验证。试验结果和预期相同,达到设计目的,故认为双阀控双腔液压伺服加载系统的设计有效可行,满足试验要求。

考虑不同作业目标的搭接特点,设计一种集主动波浪补偿、恒撑力被动波浪补偿与低阻力自由位置被动补偿控制三种功能于一体的栈桥伸缩液压控制系统。针对这一新型波浪补偿液压系统,设计了不同模式下的控制策略以及模式切换策略。AMEsim的仿真分析结果表明,设计的栈桥用伸缩液压控制系统的三种功能均具有较好的波浪补偿性能,且模式切换过程平稳、无冲击。这一海工栈桥用新型多功能伸缩补偿液压控制系统对未来栈桥设计具有很好的指导意义。

电液伺服阀和非对称液压缸是大型飞机结构强度试验中主要的加载设备。目前,对二者的匹配性问题未给予充分重视,可能造成其组成的试验加载设备工作能力不足,影响飞机结构试验运行。为此,本文搭建了悬臂框架结构试验平台,对吨位2t、行程1m的液压缸和3种穆格公司的伺服阀进行了匹配性的研究。通过试验研究,确定了控制器比例增益P的边界。在P增益的边界内,P最大时二者匹配性最好。本文研究结果对结构试验加载设备工作性能有较大提升,为大型飞机结构试验的阀控缸系统的选型和设计提供了方法。

在大型飞机结构强度试验中,小吨位作动缸静摩擦力易导致活塞换向时输出力和两腔压力产生阶跃和振荡现象.针对此问题,本文以小吨位作动缸为研究对象,建立作动缸静摩擦力、输出力和压力的数学模型,计算并分析活塞换向时输出力和压力受摩擦力的影响.应用AMESim仿真软件对小吨位作动缸系统受静摩擦力的影响进行仿真,得到作动缸输出力和压力在摩擦力下的动态曲线,并给出消除该影响的办法.此研究为小吨位作动缸的设计提供了理论参考.

结构强度试验面临大变形加载问题时,由于阀控非对称缸受自身行程限制,其加载能力有限。为了解决此类工程技术问题,可以采用两个液压缸串联加载的模式,以满足试验件变形需求。本文采用AMESim对串联加载方案进行仿真研究,对工程实践有一定指导意义。