【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)朝著轉(zhuǎn)速越來(lái)越快、負(fù)荷越來(lái)越大、溫度越來(lái)越高的方向發(fā)展,不確定性問(wèn)題變得日益突出。對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言,由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多,不確定因素對(duì)其性能的影響更是十分顯著。因此,通過(guò)容差設(shè)計(jì)的方法來(lái)處理不確定性問(wèn)題具有重要意義。本文對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)容差設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究,過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段為含噪聲參數(shù)的容差設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用研究。該方法以Taguchi法為基礎(chǔ),考慮系統(tǒng)中的噪聲參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)自身不確定性,形成“系統(tǒng)設(shè)計(jì)-參數(shù)設(shè)計(jì)-容差設(shè)計(jì)”的流程,最終以給定合理容差范圍的方式控制系統(tǒng)質(zhì)量與成本。通過(guò)某單轉(zhuǎn)子算例表明含噪聲參數(shù)的容差設(shè)計(jì)方法可以較好地抑制系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。考慮某航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子上存在不平衡量,支承剛度存在不確定性波動(dòng),利用容差設(shè)計(jì)的方法對(duì)整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行控制,蒙特卡洛仿真結(jié)果表明通過(guò)容差設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)合格率得到了明顯提高。第二階段為容差設(shè)計(jì)理論與方法的試驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證過(guò)程分為兩個(gè)部分,以某單轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器為研究對(duì)象,對(duì)含噪聲參數(shù)的容差設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明了該方法的有效性。之后將驗(yàn)證過(guò)程引入某航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中。驗(yàn)證結(jié)果表明容差設(shè)計(jì)理論可以較好地控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)響應(yīng),使之滿足設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

圖 2.1 多項(xiàng)式混沌展開(kāi)法流程PCE 基礎(chǔ)上引入基于多元廣義多項(xiàng)式混沌的自適應(yīng)法中低程度分段展開(kāi)的效率較高。然而，，很多研展開(kāi)和隨機(jī)響應(yīng)的收斂性，大多數(shù)利用經(jīng)典的多目標(biāo)頻率范圍內(nèi)的精確響應(yīng)。了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不確定參數(shù)的量化、建模及計(jì)算方法，能夠較好地模擬真實(shí)情況，因此在之后容差設(shè)仿真計(jì)算。接下來(lái)以一個(gè)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)子為例，介紹采的影響的過(guò)程。該轉(zhuǎn)子采用有限元法建模，整個(gè)轉(zhuǎn)子分為六個(gè)軸a，剪切模量 G=81.2 GPa，密度 =7810 Kg/m3。實(shí)）分別位于 3 號(hào)節(jié)點(diǎn)和 5 號(hào)節(jié)點(diǎn)，外徑為 0.28 m）剛度均為 108N/m，分別位于 1 號(hào)和 7 號(hào)節(jié)點(diǎn)。

圖 2.2 某單轉(zhuǎn)子模型計(jì)算該轉(zhuǎn)子在未考慮不確定性因素時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速范圍為 0-10000內(nèi)各階臨界轉(zhuǎn)速見(jiàn)表 2.1，節(jié)點(diǎn) 1-節(jié)點(diǎn) 7 的響應(yīng)曲線如圖 2.3 和圖 2.4 所示幅值見(jiàn)表 2.2。表 2.1 臨界轉(zhuǎn)速階數(shù) 反進(jìn)動(dòng) 正進(jìn)動(dòng)一階（rev/min） 1078.17 1099.62二階（rev/min） 4031.91 4292.73表 2.2 支承振動(dòng)響應(yīng)支承 前支承 后支承振動(dòng)響應(yīng)幅值(mm/s) 24.76 24.76
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V231.96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2524531