1 前言

飞机在飞行过程中会遇到气流等环境的影响，由于飞机本身随环境的突然变化发生激励振动，因此，双余度线位移传感器必须满足随机振动环境下的强度要求。此项研究工作受到国内外学者的普遍关注。随着计算机的迅猛发展和大型有限元结构分析程序的开发,有限元谱分析法用于中、低频段(0～2000Hz)随机响应分析成为一条切实可行的途径。ANSYS是世界公认的著名的大型CAE分析软件,它是能进行随机响应分析的为数不多的大型有限元分析软件之一,本文采用该软件作为随机响应分析的工具。

2 结构概况

双余度线位移传感器为我厂承接的GE公司转包研制项目，按照GE公司要求，需对该传感器按照其振动及环境要求进行应力分析，确认其强度、疲劳性能，能满足设计要求，传感器收回、伸出状态分别如图1、2所示。

图1 线位移传感器-伸出状态结构图

图2 线位移传感器-收回状态结构图

3 随机振动强度计算

试验中铁芯有两种状态，分别为收进状态和伸出状态。每种状态下对应一种随机振动功率谱，分别是737NG CFM56-7 T/R actuator LVDT retracted,737NG CFM56-7 T/R actuator LVDT extended。

3.1铁芯有限元分析

3.1.1有限元模型

传感器结构总重量为548g；绝缘线圈、导磁体、带锁孔止动垫圈与止动垫圈的花键删除，插座采用钢材料。

将模型导入ANSYS中，有限元模型采用10节点四面体单元进行网格划分，单元总数：98625。

约束:在盖板的两个螺栓孔、壳体的3个螺栓孔以及接头孔处施加固定约束。

载荷：铁芯收回、伸出状态下的振动功率谱。

3.1.2计算结果

通过对双余度线位移传感器做计算，以弹簧为例，对其进行CAE分析。

在收回状态下，X、Y、Z方向加载，弹簧的受力结果：1Sigma下等效应力的最大值为92.363MPa，3Sigma下等效应力的最大值为295.11MPa；1Sigma下等效应力的最大值为99MPa，3Sigma下等效应力的最大值为297.18MPa；1Sigma下等效应力的最大值为140.93MPa，3Sigma下等效应力的最大值为442.01MPa。

在伸出状态下，X、Y、Z方向加载，弹簧的受力如图所示：1Sigma下等效应力的最大值为115.54MPa，3Sigma下等效应力的最大值为327.02MPa；1Sigma下等效应力的最大值为125.28MPa，3Sigma下等效应力的最大值为367.01MPa；1Sigma下等效应力的最大值为90.332MPa，3Sigma下等效应力的最大值为303.42MPa。

图 伸出-Z方向加载应力云图

4 结论

本文通过对位移传感器基于CAE软件——Ansys Workbench进行随机振动分析，根据CAE仿真结果，以弹簧为例，应用随机振动分析的结果，确定了该装置上的薄弱部位，并根据此处应力结果对产品的疲劳寿命进行计算，这对于考核产品在随机振动试验下的疲劳寿命具有参考作用。