Poslední pokroky v analýze spolehlivosti rotujících soustav leteckých motorů

Jako klíčová rotující součást leteckého motoru pracuje rotorový systém v přísném prostředí vysokých teplot, vysokého tlaku a vysoké rychlosti po delší dobu a musí splňovat řadu náročných a protichůdných parametrů, jako jsou dlouhá životnost, lehká hmotnost a vysoká spolehlivost. Za vlivu více náhodných faktorů, jako jsou multifázové zátěže, materiálové vlastnosti a modelové parametry, často rotorový systém ukazuje velké rozptyle ve stresu-tažení a odezvách únavové životnosti. Jeho precizní posouzení selhání a analýza spolehlivosti se staly klíčovými technologiemi v rozvoji pokročilých leteckých motorů. Tento článek nejprve diskutuje o běžně používaných metodách analýzy spolehlivosti a jejich modebních myšlenkách a představuje několik moderních metod substitučního modelu; poté, pomocí typického turbínového rotorového systému jako příkladu, analyzuje výhody, nevýhody a omezení několika běžně používaných metod analýzy spolehlivosti. Výsledky analýzy ukazují, že metoda substitučního modelu má obrovské potenciály v prediktivním výkonu s vysokou přesností a nepotřebuje provádět rozsáhlé simulační výpočty. Ukazuje se, že vzorkovací technologie, forma modelu a strategie jeho vytváření jsou klíčovými prvky, které ovlivňují přesnost a efektivitu substitučního modelu, takže ukazuje budoucí směr rozvoje pro aplikaci metody substitučního modelu v analýze spolehlivosti rotorových systémů.

Přibližná analytická metoda/digitální simulační metoda:  Tento přehled systématicky představuje přibližné analytické metody, jako je primární spolehlivostní metoda a sekundární spolehlivostní metoda, a digitální simulační metody reprezentované Monte Carlo metodou. V oblasti spolehlivostní analýzy rotujících soustav letadlových motorů má přibližná analytická metoda vadu spočívající v tom, že je obtížné přesně aproximovat koncové charakteristiky pravděpodobnostní hustoty funkce, a digitální simulační metoda je náchylná k nízké výpočetní efektivitě kvůli potřebě volání velkého množství skutečných nelineárních limitních funkcí. Obrázek 1 ukazuje podrobný proces spolehlivostní analýzy obou metod.

Metoda substitučního modelu: Sestavování přesných a efektivních matematických modelů pro nahrazení vysoko-rozměrných, nelineárních implicitních limitních stavových funkcí je důležitým způsobem řešení problémů analýzy spolehlivosti složitých struktur, jako jsou rotory letadlových motorů. Nejprve jsou shrnuty tradiční substituční modely, jako jsou polynomiální funkce, Kriging modely, podporované vektorové stroje a BP neuronové sítě, a uvádějí se jejich modelovací procesy a analytické principy; poté jsou z hlediska technologie vzorkování, formy modelu a konstrukční strategie představeny několik modernějších substitučních modelů, jako je aktivní učení, fuzzy neuronové sítě, vlnková síť regrese, optimalizované Kriging, strategie výběru extrémních hodnot a distribuovaná kolaborativní strategie, což ukazuje potenciální směr výzkumu metod substitučního modelu. Sledujte oficiální účet: Dvoudvouná sila první, získejte zdarma velké množství informací o dvou strojích a soustřeďte se na klíčové technologie obou strojů!

Analýza spolehlivosti systému turbínového rotoru: V důsledku koupli více fyzikálních polí, jako jsou tekutina-tuhost-teplota, vznikají v čepelech, jejichž kořenech, obrubách, středu disku a dalších částech turbínového rotoru různé režimy selhání, jako je nízkofrekvenční unava, vysokofrekvenční unava a vysokoteplotní plazmus. Její analýza spolehlivosti je složitým problémem analýzy s ohledem na vícefyzikální koupli a více režimy selhání. Tento článek používá typický systém turbínového rotoru jako příklad, používá několik inovativních metod substitučního modelu pro analýzu a posouzení jeho spolehlivosti a citlivosti spolehlivosti a shrnuje výhody a nevýhody různých metod substitučního modelu v analýze spolehlivosti systému turbínového rotoru. Obrázek 3 ukazuje proces analýzy spolehlivosti systému turbínového rotoru založeného na substitučním modelu.

Hlavní závěry a perspektivy jsou následující:

Tento článek systématicky představuje tři běžné metody analyzy spolehlivosti, totiž přibližnou analytickou metodu, numerickou simulační metodu a metodu náhradního modelu, diskutuje výhody, nevýhody, omezení a obor uplatnění každé metody, ukazuje převahu metody náhradního modelu v problémech analýzy spolehlivosti zahrnujících komplexní a vysoce nelineární implicitní funkční funkce, a poskytuje směrování s referenčním významem pro použití metody náhradního modelu k řešení problémů analýzy spolehlivosti rotorního systému letadlového motoru. Následujte oficiální účet: Dva stroje mají přednost, získejte zdarma velké množství dat o dvou strojích a soustřeďte se na klíčové technologie dvou strojů!

Navíc, začínaje od přesnosti výpočtu a efektivity výpočtu, tento článek zkoumá tři klíčové modelovací fáze, které určují účinnost náhradního modelu: vzorkovací technika, forma modelu a konstrukční strategie. Přes hlubokou diskusi o různých moderních metodách spolehlivosti, které se objevují v každé modelovací fázi, je zdůrazněno, že organické spojení vzorkovací techniky, formy modelu a konstrukční strategie může efektivně snížit náklady na modelování, zatímco zajišťuje přesnost výpočtu. Pro komplexní analýzy spolehlivosti struktur, jako jsou rotory letadlových motorů, je důležité dále zvyšovat důvěryhodnost analýzy spolehlivosti rotorů letadlových motorů kolem těchto tří klíčových modelovacích fází, což stojí za další studium.