Progrese Recent în Analiza Fiabilității Sistemelor de Rotor ale Motoarelor Aeroportate

Ca component de rotație cheie al unui motor aerian, sistemul de rotor funcționează într-un mediu greu de înaltă temperatură, înaltă presiune și mare viteză pe o perioadă lungă de timp și trebuie să respecte o serie de indicatori riguroși și contradictori, cum ar fi viața utilă lungă, greutate mică și înaltă fiabilitate. Sub influența mai multor factori aleatori, precum sarcinile multi-campuri, proprietățile materialelor și parametrii modelului, răspunsurile de stres-deformație și viața utilă la obosit a sistemului de rotor arată adesea o dispersie mare. Evaluarea detaliată a eșecurilor și analiza fiabilității au devenit tehnologii cheie în dezvoltarea motorilor aerieni avansati. Această lucrare discute întâi metodele curente de analiză a fiabilității și ideile lor de modelare, introducând câteva metode inovatoare de modele surrogat; apoi, luând ca exemplu un sistem de rotor turbină tipic, se analizează avantajele, dezavantajele și limitările mai multor metode de analiză a fiabilității frecvent utilizate. Rezultatele analizei arată că metoda de modele surrogat are un potențial mare în ceea ce privește performanța de predicție cu precizie ridicată și lipsa nevoii de calcule simulare pe scară largă. Se subliniază că tehnologia de eșantionare, forma modelului și strategia de construcție sunt legăturile cheie care afectează acuratețea și eficiența modelului surrogat, indicând astfel direcția viitoare a dezvoltării pentru aplicarea metodei de modele surrogat în analiza fiabilității sistemelor de rotor.

Metodă analitică aproximativă/metodă de simulare digitală:  Această revizuire introducă sistematic metodele analitice aproximative, cum ar fi metoda principală de fiabilitate și metoda secundară de fiabilitate, precum și metodele de simulare digitale reprezentate de metoda Monte Carlo. Pentru analiza fiabilității sistemelor de rotor ale motorului avionului, metoda analitică aproximativă are deficiența de a nu putea aproxima cu precizie caracteristicile coadă ale funcției de densitate a probabilității, iar metoda de simulare digitală este predispusă la o eficiență computatională scăzută din cauza necesității de a apela la un număr mare de funcții stocastice neliniare reale. Figura 1 arată procesul detaliat de analiză a fiabilității celor două metode.

Metoda modelului surrogat: Construirea de modele matematice precise și eficiente pentru a înlocui funcțiile de stare limită implicite, neliniare și de dimensiune ridicată reprezintă un mod important de a rezolva problemele de analiză a fiabilității structurilor complexe, cum ar fi sistemele de rotor ale motorului avionului. În primul rând, sunt resumate modelele tradiționale de substituție, cum ar fi funcțiile polinomiale, modelele Kriging, mașinile de vector susținere și rețelele neurale BP, iar procesul lor de modelare și principiile de analiză sunt prezentate; apoi, din perspectiva tehnologiilor de eșantionare, forma modelului și strategia de construcție, sunt introduse câteva modele mai inovatoare de substituție, cum ar fi tehnologia de învățare activă, rețelele neurale fuzzy, regresia rețelei unduloare, Kriging optimizat, strategia de selecție a extremelor și strategia distribuită colaborativă, indicând direcția de cercetare potențială a metodei modelului de substituție. Urmați contul oficial: Puterea primă a două mașini, obțineți o cantitate mare de informații despre cele două mașini gratuit și concentrați-vă pe tehnologiile cheie ale celor două mașini!

Analiza fiabilității sistemului de rotor turbină: Sub acțiunea cuplajului dintre diferite câmpuri fizice, cum ar fi lichid-solid-caldura, la baza palei, marginea exterioară, centru disc și alte părți ale rotorului turbinei vor apărea diferite moduri de eșec, cum ar fi obosirea cu cicluri scurte, obosirea cu cicluri lungi și cedarea la înălțări de temperatură. Analiza sa de fiabilitate este un problema de analiză complexă care implică cuplajul multiplor câmpuri fizice și mai multe moduri de eșec. Această lucrare ia ca exemplu un sistem tipic de rotor turbină, utilizează câteva metode inovatoare de modelare substitutivă pentru a analiza și evalua fiabilitatea și sensibilitatea acesteia, și rezumă avantajele și dezavantajele diferitelor metode de modelare substitutivă în analiza fiabilității sistemelor de rotor turbină. Figura 3 prezintă procesul de analiză a fiabilității sistemului de rotor turbină bazat pe modelul substitutiv.

Concluziile principale și perspectivele sunt următoarele:

Această lucrare prezintă sistematic trei metode comune de analiză a fiabilității, anume metoda analitică aproximativă, metoda de simulare numerică și metoda modelului suplimentar, discutând avantajele, dezavantajele, limitările și domeniul de aplicare al fiecărei metode, subliniind superioritatea metodei modelului suplimentar în problemele de analiză a fiabilității care implică funcții implicate complexe și altamente neliniare, și oferă orientări cu semnificație de referință pentru utilizarea metodei modelului suplimentar în rezolvarea problemelor de analiză a fiabilității sistemului rotor al motorului avionului. Urmați contul oficial: Puterea a două mașini primul, obțineți o cantitate mare de date despre cele două mașini gratuit și concentrați-vă pe tehnologiile cheie ale celor două mașini!

De asemenea, pornind de la precizia calculului și eficiența calculului, această lucrare concentrează cele trei legături cheie de modelare care decid eficacitatea modelului suplimentar: tehnologia de eșantionare, forma modelului și strategia de construcție. Prin discuții approfondite asupra diverselor metode inovatoare de fiabilitate care apar în fiecare legătură de modelare, se subliniază că prin combinarea organică a tehnologiei de eșantionare, formeii modelului și a strategiei de construcție, se poate reduce efectiv costul modelării, menținând în același timp precizia calculului. Pentru probleme complexe de analiză a fiabilității structurale, cum ar fi sistemele de rotor ale motorului avionului, cum să sporim mai departe credibilitatea analizei fiabilității sistemului de rotor al motorului avionului în jurul acestor trei legături cheie de modelare merită studiat în mod mai profund.