任意分布參數(shù)航空發(fā)動機渦輪盤可靠性靈敏度與穩(wěn)健設計.pdf

1、渦輪盤作為航空發(fā)動機的主要核心零部件，其工作條件十分苛刻，在高轉速、高溫、高速氣流，高應力的環(huán)境下運行，主要承受離心力，熱應力、氣動力、激振力、外物沖擊等循環(huán)交變載荷與動載荷作用。其結構、工作狀態(tài)、工作環(huán)境十分復雜，同時，由于渦輪盤轉子系統(tǒng)結構的幾何尺寸、載荷、材料屬性等都具有一定的隨機性，而渦輪盤的破壞往往導致災難性的后果，因此對渦輪盤進行可靠性的研究具有重要的理論意義和工程使用價值。
　　本文在廣泛吸取國內(nèi)外機械強度設計以及可

2、靠性靈敏度設計與穩(wěn)健設計研究成果的基礎上，對在高轉速與高溫載荷共同作用下的渦輪盤轉子結構可靠性問題進行了大量的研究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)利用有限元仿真分析軟件對渦輪盤進行了參數(shù)化建模。參數(shù)化模型建立后，使得設計參數(shù)發(fā)生更改可以直接引導設計模型的自動修改，因此增強了分析的靈活性，大大提高了設計效率。
　　(2)對簡化的渦輪盤進行熱結構耦合分析。根據(jù)渦輪盤的循環(huán)對稱性和載荷的一致性，采用整盤模型的七十二分之一進行分析，因此

3、，大大縮減了時間，節(jié)省了資源，通過分析結果可知最大應力所在位置與試驗中破壞位置一致。
　　(3)隨機有限元法和響應面法是目前解決復雜結構可靠性問題的常用方法，本文提出了隨機有限元法和響應面法相結合的渦輪盤可靠性分析方法，充分利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡的函數(shù)逼近功能和非線性映射功能擬合渦輪盤響應與隨機變量之間的函數(shù)關系式。
　　(4)常規(guī)可靠性設計中，各參數(shù)的分布類型均已知，而實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，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)結合有限元仿真分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術、隨機攝動法、可靠性優(yōu)化設計理論、可靠性靈敏度方法與穩(wěn)健設計方法，應用四階矩技術，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)化設計問題。通過選擇最優(yōu)的結構參數(shù)，降低了可靠性靈敏度、減輕了渦輪盤的質量，達到了可靠性穩(wěn)健設計的目的。為渦輪轉子結構的可靠性靈敏度分析與可靠性穩(wěn)健設計提供了理論依據(jù)。