任意分布參數(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤可靠性靈敏度與穩(wěn)健設(shè)計(jì).pdf

1、渦輪盤作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要核心零部件，其工作條件十分苛刻，在高轉(zhuǎn)速、高溫、高速氣流，高應(yīng)力的環(huán)境下運(yùn)行，主要承受離心力，熱應(yīng)力、氣動(dòng)力、激振力、外物沖擊等循環(huán)交變載荷與動(dòng)載荷作用。其結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)、工作環(huán)境十分復(fù)雜，同時(shí)，由于渦輪盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、載荷、材料屬性等都具有一定的隨機(jī)性，而渦輪盤的破壞往往導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，因此對(duì)渦輪盤進(jìn)行可靠性的研究具有重要的理論意義和工程使用價(jià)值。
　　本文在廣泛吸取國(guó)內(nèi)外機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及可

2、靠性靈敏度設(shè)計(jì)與穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)在高轉(zhuǎn)速與高溫載荷共同作用下的渦輪盤轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可靠性問題進(jìn)行了大量的研究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)利用有限元仿真分析軟件對(duì)渦輪盤進(jìn)行了參數(shù)化建模。參數(shù)化模型建立后，使得設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生更改可以直接引導(dǎo)設(shè)計(jì)模型的自動(dòng)修改，因此增強(qiáng)了分析的靈活性，大大提高了設(shè)計(jì)效率。
　　(2)對(duì)簡(jiǎn)化的渦輪盤進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合分析。根據(jù)渦輪盤的循環(huán)對(duì)稱性和載荷的一致性，采用整盤模型的七十二分之一進(jìn)行分析，因此

3、，大大縮減了時(shí)間，節(jié)省了資源，通過分析結(jié)果可知最大應(yīng)力所在位置與試驗(yàn)中破壞位置一致。
　　(3)隨機(jī)有限元法和響應(yīng)面法是目前解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)可靠性問題的常用方法，本文提出了隨機(jī)有限元法和響應(yīng)面法相結(jié)合的渦輪盤可靠性分析方法，充分利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近功能和非線性映射功能擬合渦輪盤響應(yīng)與隨機(jī)變量之間的函數(shù)關(guān)系式。
　　(4)常規(guī)可靠性設(shè)計(jì)中，各參數(shù)的分布類型均已知，而實(shí)際工程中很難有足夠的資料直接確定各參數(shù)的分布類型，而參數(shù)的

4、前四階矩則較易獲得，本文章四階矩技術(shù)，解決了任意分布參數(shù)下的渦輪盤可靠性與可靠性靈敏度問題。
　　(5)結(jié)合有限元仿真分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、隨機(jī)攝動(dòng)法、可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、可靠性靈敏度方法與穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用四階矩技術(shù)，討論了具有任意分布參數(shù)的渦輪盤的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。通過選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，降低了可靠性靈敏度、減輕了渦輪盤的質(zhì)量，達(dá)到了可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的目的。為渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的可靠性靈敏度分析與可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。