Senaste framstegen inom pålitlighetsanalys av aermotorrotorsystem

Som en nyckelroterande komponent i en flygmotor arbetar rotor systemet i en hård miljö med hög temperatur, hög tryck och hög hastighet under lång tid och måste uppfylla en serie krävande och motsägelsefulla kriterier som lång livslängd, låg vikt och hög tillförlitlighet. Under påverkan av flera slumpmässiga faktorer som multifältlast, material egenskaper och modellparametrar visar spänning-deformation och utmattningslivsvaraktighetsresponser för rotor systemet ofta stor spridning. Dess noggranna misslyckandestimulering och tillförlitlighetsanalys har blivit nyckletekniker i utvecklingen av avancerade flygmotorer. I denna artikel diskuteras först de aktuella vanligt förekommande metoderna för tillförlitlighetsanalys och deras modelleringsideer, och några av de mest avancerade ersättningsmodellmetoderna introduceras; sedan, genom att ta ett typiskt turbinrotorsystem som exempel, analyseras fördelarna, nackdelarna och begränsningarna hos några vanligt förekommande tillförlitlighetsanalysemetoder. Analysresultaten visar att ersättningsmodellmetoden har stort potential inom högprecisionsprediktionsprestanda och behovet av inga omfattande simuleringaräkningar. Det pekar på att urvalsteknik, modellform och konstruktionsstrategi är de avgörande länkarna som påverkar noggrannheten och effektiviteten hos ersättningsmodellen, därmed att peka på framtida utvecklingsriktningar för tillämpningen av ersättningsmodellmetoden inom tillförlitlighetsanalysen av rotorsystem.

Tillnärmingsmetod för analytisk analys/digital simulationsmetod:  Denna recension introducerar systematiskt tillnärmningsmetoder för analytisk analys, såsom den primära och sekundära tillförlitlighetsmetoden, och digitala simulationsmetoder som representeras av Monte Carlo-metoden. För tillförlitlighetsanalysen av flygplansmotorrotsystem har tillnärmningsmetoden för analytisk analys bristen att det är svårt att noggrant approximera svanskaraktäristikerna hos sannolikhetsdensitetsfunktionen, och digitala simulationsmetoden tenderar att drabbas av låg beräknings-effektivitet på grund av behovet att anropa en stor mängd verkliga icke-linjära gränstillstånds-funktioner. Figur 1 visar detaljerad tillförlitlighetsanalysprocessen för de två metoderna.

Metod för substitutmodell: Att konstruera korrekta och effektiva matematiska modeller för att ersätta högdimensionella, icke-linjära implicita gränstillstånds funktioner är en viktig metod för att lösa tillförlitlighetsanalysproblem för komplexa strukturer som flygplansmotorrotsystem. Först summeras traditionella substitutmodeller som polynomfunktioner, Kriging-modeller, supportvektormaskiner och BP-neuronnätverk, och deras modelleringss process och analysprinciper ges; sedan introduceras flera mer moderna substitutmodeller från perspektiv som samplings teknik, modellform och byggstrategi, såsom aktiv lärandeteknik, oskarpa neuronnätverk, vågnätregression, optimerad Kriging, extremvärdesvalstrategi och distribuerad samarbetsstrategi, vilket pekar på den potentiella forskningsriktningen för substitutmethoden. Följ det officiella kontot: Tvåmaskinsenergi först, få mycket information om två maskiner gratis och fokusera på nyckelteknologier för de två maskinerna!

Tillförlitlighetsanalys av turbinrotorsystem: Under samverkan av flera fysikaliska fält, såsom vätska-solide-värme, kommer bladens rot, kant, skivcentrum och andra delar av turbinrotorn att utveckla olika misslyckandemoder som lågcykeltrötthet, högcykeltrötthet och högtemperaturkrypning. Dess tillförlitlighetsanalys är ett komplext analysproblem som involverar samverkan mellan flera fysikaliska fält och flera misslyckandemoder. I denna artikel tas ett typiskt turbinrotorsystem som exempel, och flera moderna ersättningsmodellmetoder används för att analysera och utvärdera dess tillförlitlighet och tillförlitlighetskänslighet. Artikel 3 visar processen för tillförlitlighetsanalys av turbinrotorsystem baserat på ersättningsmodellen.

De huvudsakliga slutsatserna och framtidsutsikterna är följande:

Denna artikel introducerar systematiskt tre vanliga tillförlitlighetsanalysmetoder, nämligen approximativ analytisk metod, numerisk simuleringssmetod och surrogate modellmetod, diskuterar fördelarna, nackdelarna, begränsningarna och tillämpningsområdena för varje metod, pekar på fördelen med surrogate modellmetoden i tillförlitlighetsanalysproblem som involverar komplexa och höggradsvis icke-linjära implicita funktionsfunktioner, och ger vägledning av referensbetydelse för att använda surrogate modellmetoden för att lösa tillförlitlighetsanalysproblem för flygmotorrotsystem. Följ officiella kontot: Tvåmaskinskraft först, få en stor mängd tvåmaskinsdata gratis och fokusera på nyckeltknologier för tvåmaskiner!

Utöver detta, utgående från beräkningsnoggrannheten och beräknings-effektiviteten, sammanfattar denna artikel de tre nyckellänkarna i modelleringen som avgör effektiviteten hos substitutmodellen: urvalsteknik, modellform och byggstrategi. Genom en djupgående diskussion om en mängd av de senaste pålitlighetsmetoderna som dyker upp inom varje modelleringslänk, pekas det på att genom att organiskt kombinera urvalsteknik, modellform och byggstrategi kan modelleringskostnaderna minska effektivt samtidigt som beräkningsnoggrannheten säkerställs. För komplexa strukturella pålitlighetsanalysproblem såsom rotor-systemen i flygmotorer är hur man ytterligare kan förbättra trovärdigheten i pålitlighetsanalysen av flygmotorers rotorsystem kring dessa tre nyckelmodelleringslänkar värt vidare studie.