Nedavni napredek v analizi zanesljivosti rotacijskih sistemov letalskih motorjev

Kot ključni vrteči komponent letalskega motorja deluje rotorski sistem v strogi okolji visoke temperature, visokega tlaka in visoke hitrosti dolgo obdobje, pri čemer mora izpolnjevati vrsto zahtevnih in protislovnih meril, kot so dolga življenjska doba, hlapa teža in visoka zanesljivost. Pod vplivom večjih naključnih faktorjev, kot so multi-felda terki, lastnosti materialov in modelski parametri, so odzivi napetosti-deformacije in umora življenjske dobe rotorskega sistema pogosto zelo razpršeni. Njegova natančna ocena pomanjkanj in analiza zanesljivosti sta postala ključni tehnologiji v razvoju naprednih letalskih motorjev. V tem članku najprej razpravljamo o trenutno pogosto uporabljanih metodah analize zanesljivosti in njihovih idejah modeliranja, ter predstavimo nekaj proračunskih metod nadomestnega modela; nato, vzemajoč primer tipičnega turbinskega rotorskega sistema, analiziramo prednosti, slabosti in omejitve nekaterih pogosto uporabljenih metod analize zanesljivosti. Rezultati analize kažejo, da ima metoda nadomestnega modela velik potencial pri visoko-precizni prediktivni učinkovitosti in brez potrebe po velikih simulacijskih računih. Poudarja, da so vzorčne tehnologije, oblika modela in strategija gradnje ključni elementi, ki vplivajo na točnost in učinkovitost nadomestnega modela, s tem pa kazujejo na prihodnje smeri razvoja za uporabo metode nadomestnega modela v analizi zanesljivosti rotorskih sistemov.

Približna analitična metoda/metoda digitalne simulacije:  Ta pregled sistematično predstavi približne analitične metode, kot so osnovna in drugačna metoda zanesljivosti, ter metode digitalne simulacije, ki jih predstavlja Monte Carlova metoda. Pri analizi zanesljivosti rotorskih sistemov letalskih motorjev ima približna analitična metoda defekt, saj je težko točno približati repne lastnosti verjetnostne gostote, medtem ko je metoda digitalne simulacije pristranska zaradi nizke računske učinkovitosti, ki jo povzroča potreba po klicu velikega števila resnih nelinearnih funkcij mejnega stanja. Slika 1 prikazuje podrobni postopek analize zanesljivosti obeh metod.

Metoda nadomestnega modela: Izgradnja točnih in učinkovitih matematičnih modelov za zamenjavo visoko-dimenzionalnih, nelinearnih implicitnih funkcij stanja je pomemben način reševanja problemov analize zanesljivosti kompleksnih struktur, kot so rotorski sistemi letalskih motorjev. Najprej so povzetki tradicionalnih nadomestnih modelov, kot so polinomske funkcije, Kriging modeli, podpora vektorskim strojevom in BP neuronske mreže, ter so podani njihovi procesi modeliranja in načela analize; nato pa se predstavijo nekaj bolj avantgardnih nadomestnih modelov iz perspektive tehnologije vzorčenja, oblike modela in strategije gradnje, kot so aktivna učenja, mehke neuronske mreže, valučna mrežna regresija, optimizirani Kriging, strategija izbire ekstremnih vrednosti in distribuirana sodelujoča strategija, kar pokaže potencialno smer raziskovanja metode nadomestnega modela. Sledite uradnemu računu: Dve mašini prvi, dobiti veliko informacij o dveh mašinah brezplačno, in se osredotočiti na ključne tehnologije dveh mašin!

Analiza zanesljivosti turbinega rotorja: Pod vplivom povezave več fizikalnih polj, kot so tekočina-tesna-toplotna, bodo na korenu listov, obroču, sredini diska in drugih delih turbinega rotorja nastale različne oblike poškodbe, kot so nizko-ciklična utružnost, visoko-ciklična utružnost in visokotemperaturna krepacija. Njegova analiza zanesljivosti je kompleksna analitična naloga, ki vsebuje povezavo več fizikalnih polj in več oblik poškodbe. V tem članku je vzeta za primer tipična turbinska rotorja, uporabljene pa so nekaj najnovejših metod nadomestnih modelov za analizo in oceno njegove zanesljivosti ter občutljivosti zanesljivosti, pri čemer so povzetki prednosti in slabosti različnih metod nadomestnih modelov v analizi zanesljivosti turbinega rotorja. Slika 3 prikazuje postopek analize zanesljivosti turbinega rotorja na osnovi nadomestnega modela.

Glavni zaključki in prospecti so naslednji:

Ta članek sistematično predstavi tri pogostop uporabljane metode analize zanesljivosti, in sicer približno analitično metodo, numerično simulacijsko metodo in metodo nadomestnega modela, razpravlja o prednostih, slabostih, omejitvah in območjih uporabe vsake metode, poudari prednost metode nadomestnega modela pri problemih analize zanesljivosti, ki vsebujejo kompleksne in visoko nelinearne implicitne funkcionalne funkcije, ter zagotavlja smernice z pomembno referenčno vrednostjo za uporabo metode nadomestnega modela pri reševanju problemov analize zanesljivosti rotorskega sistema letalskega motornega agregata. Prate uradni račun: Power of Two Machines prvi, dobi veliko brezplačnih podatkov o dveh strojih in se osredotoči na ključne tehnologije dveh strojev!

V nadaljevanju, s poudarkom na točnosti izračunov in učinkovitosti izračunov, ta članek skrči tri ključne modelirajoče povezave, ki določajo učinkovitost nadomestnega modela: vzorčevalno tehnologijo, obliko modela in gradbeno strategijo. S globljo razpravo o različnih vodilnih metodah za zanesljivost, ki se pojavljajo v vsaki modelirajoči povezavi, se poudarja, da je mogoče z učinkovitim združevanjem vzorčevalne tehnologije, oblike modela in gradbene strategije zmanjšati stroške modeliranja, hkrati pa zagotoviti točnost izračunov. Za kompleksne probleme analize zanesljivosti strukturnih sistemov, kot so rotorji letalskih motorjev, je vredno daljše raziskovanje tega, kako še bolj izboljšati zanesljivost analize zanesljivosti rotorjev letalskih motorjev okoli teh treh ključnih modelirajočih povezav.