Nedávny pokrok v analýze spoľahlivosti rotujúcich systémov leteckých motorov

Jako kľúčová rotujúca komponenta leteckého motora pracuje rotorový systém v prísnom prostredí vysokých teplôt, vysokých tlakov a vysokých rýchlostí po dlhšie obdobie a musí spĺňať radu náročných a protirečivých ukazateľov, ako je dlhá životnosť, ľahká hmotnosť a vysoká spoľahlivosť. Pod vplyvom viacerých náhodných faktorov, ako sú viacpolové zátěži, vlastnosti materiálov a parametre modelov, často preukazujú odpovede stresu-deformácie a únavovej životnosti rotorového systému veľkú disperziu. Jeho presná posudzovanie zlyhania a analyza spoľahlivosti sa stali kľúčovými technológiami vo vývoji pokročilých leteckých motorov. Tento článok najprv diskutuje o momentálne bežne používaných metódach analyzy spoľahlivosti a ich myšlienkových modeloch, pričom predstavuje niekoľko avantgardných metód substitučného modelovania; potom, vzorky typického turbínového rotorového systému, analyzuje výhody, nevýhody a obmedzenia niekoľkých bežne používaných metód analyzy spoľahlivosti. Výsledky analýzy ukazujú, že metóda substitučného modelovania má veľký potenciál v predikcii vysoké presnosti a nemusí byť vykonávaná pomocou rozsiahlych simulačných výpočtov. Ukazuje to, že vzorkovacia technológia, forma modelu a stratégia jeho zostavenia sú kľúčovými článkami, ktoré ovplyvňujú presnosť a efektívnosť substitučného modelu, takmer naznačujúc budúci smer vývoja pre aplikácie metódy substitučného modelovania v analyze spoľahlivosti rotorových systémov.

Približná analytická metóda/číslicová simulačná metóda:  Tento prehľad systematicky predstavuje približné analytické metódy, ako sú primárna metóda spoľahlivosti a sekundárna metóda spoľahlivosti, a číslicové simulačné metódy zastupované metódou Monte Carlo. V analýze spoľahlivosti rotorných systémov letacieho motoru má približná analytická metóda slabosť, ktorá sa prejavuje ťažkosťou presnej aproximácie chvostových charakteristik hustoty pravdepodobnosti, a číslicová simulačná metóda je náchylná na nízku výpočtovú efektivitu kvôli potrebe volania veľkého množstva skutočne nelineárnych limitných funkcií stavu. Obrázok 1 ukazuje detailný proces analýzy spoľahlivosti oboch metód.

Metóda náhradného modelu: Vytváranie presných a efektívnych matematických modelov na náhradu vysoko-rozmerových, nelineárnych implicitných funkcií stavu je dôležitým spôsobom riešenia problémov analýzy spoľahlivosti zložitých štruktúr, ako sú rotory letectvérskeho motora. Najprv sú shrnuté tradičné alternatívne modely, ako sú polynomiálne funkcie, modely Kriging, podporné vektorové stroje a neurónové siete typu BP, pričom sú uvedené ich modelovacie postupy a analytické princípy; potom sa predstavujú niektoré viac inovačné alternatívne modely z hľadiska technológie vzorkovania, formy modelu a strategie jeho zostavenia, ako sú aktívna učiteľská technológia, fuzzy neurónové siete, vlnková sieťová regresia, optimalizované modely Kriging, stratégie výberu extrémnych hodnôt a distribuované kolaboračné stratégie, čo naznačuje potenciálny smer výskumu metódy alternatívneho modelu. Postupujte podľa oficiálneho účtu: Dva stroje majú najprv, získajte bezplatne veľké množstvo informácií o dvoch strojoch a zamyslite sa nad kľúčovými technológiami týchto dvoch strojov!

Analýza spoľahlivosti turbínového valového systému: V dôsledku koppelácie viacerých fyzikálnych poľí, ako sú kapalina-tverdá látka-teplota, vzniknú v rôznych častiach turbínového vala, ako sú koreň lopatky, brázdia, stred disku a iné, rôzne spôsoby zlyhania, ako je nízkofrekvenčna únavová poškodenie, vysokofrekvenčná únavová poškodenie a vysokočastotná plazmusť. Jeho analýza spoľahlivosti je komplikovanou analytickou úlohou, ktorá zahŕňa koppeláciu viacerých fyzikálnych poľí a viacero spôsobov zlyhania. Tento článok používa typický turbínový valový systém ako príklad, aplikuje niekoľko moderných metód substitučného modelu na jeho analýzu a vyhodnotenie jeho spoľahlivosti a citlivosti spoľahlivosti a shrnie výhody a nevýhody rôznych metód substitučného modelu pri analýze spoľahlivosti turbínového valového systému. Obrázok 3 zobrazuje proces analýzy spoľahlivosti turbínového valového systému založeného na substitučnom modeli.

Hlavné závery a výhliadky sú nasledovné:

Tento článok systematicky predstavuje tri bežné metódy analyzy spoľahlivosti, a to približnú analytickú metódu, numerickú simulačnú metódu a metódu náhradného modelu, diskutuje o výhodách, nevýhodách, obmedzeniach a rozsahu použitia každej metódy, ukazuje výhody metódy náhradného modelu v problémoch analyzy spoľahlivosti zahŕňajúcich komplexné a vysoce nelineárne implicitné funkčné funkcie, a poskytuje smernice s referenčným významom pre použitie metódy náhradného modelu na riešenie problémov analyzy spoľahlivosti rotora letectvérskeho motoru. Postupujte podľa oficiálneho účtu: Dva stroje sily najprv, získajte veľké množstvo údajov o dvoch strojoch zadarmo a zamyslite sa nad kľúčovými technológiami dvoch strojov!

Navíc, začínajúc od presnosti výpočtu a efektívnosti výpočtu, tento článok zosumárňuje tri kľúčové modelovacie prepojenia, ktoré určujú účinnosť náhradného modelu: technológiu vzorkovania, formu modelu a stratégiu zostavenia. Článok hlboko diskutuje o rôznych predbežne vynikajúcich metódach spoľahlivosti, ktoré vznikajú v každom modelovacom prepojení, a ukazuje, že orgánické kombinovanie technológie vzorkovania, formy modelu a stratégií zostavenia môže efektívne znížiť náklady na modelovanie pri zachovaní presnosti výpočtu. Pre komplexné problémy analyzy spoľahlivosti štruktúr, ako sú rotory motorov lietadiel, je dôležité ďalej študovať, ako zvýšiť dôveryhodnosť analyzy spoľahlivosti rotorov motorov lietadiel okolo týchto troch kľúčových modelovacích prepojení.