Ultime Innovazioni nell'Analisi della Affidabilità dei SistemiRotorici degli Aeroengine

Come componente chiave rotante di un motore a reazione, il sistema rotore opera in un ambiente ostile caratterizzato da alte temperature, alta pressione e alta velocità per lunghi periodi, e deve soddisfare una serie di requisiti esigenti e spesso contraddittori come lunga durata, peso leggero e alta affidabilità. Sotto l'influenza di numerosi fattori casuali come carichi multi-campo, proprietà dei materiali e parametri del modello, le risposte di sforzo-deformazione e la vita alla fatica del sistema rotore mostrano spesso una grande dispersione. La sua valutazione dettagliata della fallibilità e l'analisi dell'affidabilità sono diventate tecnologie chiave nello sviluppo di motori a reazione avanzati. In questo articolo si discute innanzitutto delle attuali metodologie comunemente utilizzate per l'analisi dell'affidabilità e delle loro idee di modellazione, introducendo alcuni metodi all'avanguardia di modelli surrogati; successivamente, prendendo come esempio un tipico sistema rotore di turbina, vengono analizzati i vantaggi, gli svantaggi e i limiti di alcuni metodi comunemente utilizzati per l'analisi dell'affidabilità. I risultati dell'analisi mostrano che il metodo del modello surrogato ha un grande potenziale in termini di prestazioni predictive ad alta precisione e senza la necessità di calcoli di simulazione su larga scala. Viene evidenziato che la tecnologia di campionamento, la forma del modello e la strategia di costruzione sono i punti chiave che influiscono sulla precisione ed efficienza del modello surrogato, indicando così la direzione futura dello sviluppo per l'applicazione del metodo del modello surrogato nell'analisi dell'affidabilità dei sistemi rotorici.

Metodo analitico approssimato/metodo di simulazione digitale:  Questa rassegna introduce sistematicamente i metodi analitici approssimati, come il metodo di affidabilità primario e secondario, e i metodi di simulazione digitale rappresentati dal metodo di Monte Carlo. Per l'analisi di affidabilità dei sistemi rotorici dei motori aerei, il metodo analitico approssimato ha il difetto di non poter approssimare in modo preciso le caratteristiche della coda della funzione di densità di probabilità, mentre il metodo di simulazione digitale è soggetto a bassa efficienza computazionale a causa della necessità di richiamare un gran numero di funzioni reali dello stato limite non lineari. La Figura 1 mostra il processo dettagliato di analisi di affidabilità dei due metodi.

Metodo del modello surrogato: Costruire modelli matematici precisi ed efficienti per sostituire funzioni di stato limite ad alta dimensionalità e non lineari è un modo importante per risolvere i problemi di analisi della affidabilità di strutture complesse come i sistemi rotanti dei motori aeronautici. Innanzitutto, vengono riassunti i tradizionali modelli surrogati come funzioni polinomiali, modelli Kriging, macchine a vettore di supporto e reti neurali BP, fornendo il loro processo di modellazione e principi di analisi; successivamente, dal punto di vista delle tecnologie di campionamento, della forma del modello e della strategia di costruzione, vengono introdotti alcuni modelli surrogati più avanzati come la tecnologia di apprendimento attivo, reti neurali sfocate, regressione con reti wavelet, Kriging ottimizzato, strategia di selezione di valori estremi e strategia distribuita collaborativa, indicando la direzione di ricerca potenziale del metodo del modello surrogato. Segui il nostro account ufficiale: Due motori prima, ottieni una grande quantità di informazioni sui due motori gratuitamente e concentrati sulle tecnologie chiave dei due motori!

Analisi della affidabilità del sistema di rotore della turbina: Sotto l'accoppiamento di più campi fisici come fluido-solido-calore, la radice della lamiera, il bordo, il centro del disco e altre parti del rotore della turbina produrranno vari modi di guasto come fatica a basso ciclo, fatica a alto ciclo e creep ad alta temperatura. La sua analisi di affidabilità è un problema di analisi complesso che coinvolge l'accoppiamento di multi-campi fisici e diversi modi di guasto. In questo articolo viene preso in considerazione un tipico sistema di rotore di turbina, vengono utilizzati diversi metodi avanzati di modello surrogato per analizzare e valutare la sua affidabilità e sensibilità all'affidabilità, e vengono riassunte le caratteristiche positive e negative dei vari metodi di modello surrogato nell'analisi dell'affidabilità dei sistemi di rotor di turbina. La figura 3 mostra il processo di analisi della affidabilità del sistema di rotore della turbina basato sul modello surrogato.

Le principali conclusioni e prospettive sono le seguenti:

Questa relazione introduce sistematicamente tre metodi comuni di analisi della affidabilità, ovvero il metodo approssimato analitico, il metodo di simulazione numerica e il metodo del modello surrogato, discute i vantaggi, gli svantaggi, le limitazioni e l'ambito di applicazione di ciascun metodo, evidenzia la superiorità del metodo del modello surrogato negli problemi di analisi della affidabilità che coinvolgono funzioni funzionali implicite complesse e altamente non lineari, e fornisce indicazioni utili per l'utilizzo del metodo del modello surrogato per risolvere i problemi di analisi della affidabilità del sistema rotore del motore aeronautico. Segui il canale ufficiale: Two-machine power prima, ottieni una grande quantità di dati gratuiti su due macchine e concentrati sulle tecnologie chiave delle due macchine!

Inoltre, partendo dalla precisione del calcolo e dall'efficienza del calcolo, questo articolo sintetizza i tre collegamenti chiave di modellazione che determinano l'efficacia del modello surrogato: tecnologia di campionamento, forma del modello e strategia di costruzione. Attraverso una discussione approfondita di una varietà di metodi di affidabilità all'avanguardia emergenti in ciascun collegamento di modellazione, si sottolinea che combinando organicamente la tecnologia di campionamento, la forma del modello e la strategia di costruzione, è possibile ridurre efficacemente il costo della modellazione mantenendo la precisione dei calcoli. Per problemi complessi di analisi dell'affidabilità strutturale come quelli dei sistemi rotorici dei motori aerei, come migliorare ulteriormente la credibilità dell'analisi dell'affidabilità del sistema rotore del motore aereo intorno a questi tre collegamenti chiave di modellazione merita ulteriore studio.