本文關(guān)鍵詞：典型裝備部件健康評(píng)估中的不確定性建模和模型確認(rèn)方法

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【摘要】：以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的典型裝備具有非常復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng),一直在高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速的環(huán)境中工作運(yùn)行,其關(guān)鍵部件(特別是風(fēng)扇軸等轉(zhuǎn)動(dòng)部件)的故障發(fā)生可能導(dǎo)致飛行事故的發(fā)生,造成嚴(yán)重的后果,有必要對(duì)包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件在內(nèi)的典型裝備部件開(kāi)展健康評(píng)估的工作。并且由于裝備部件的結(jié)構(gòu)組成和服役環(huán)境日益復(fù)雜,其材料屬性、幾何特征等存在諸多誤差和不確定性,給包括狀態(tài)評(píng)估、損傷監(jiān)測(cè)和可靠度評(píng)估在內(nèi)的健康評(píng)估工作帶來(lái)了嚴(yán)重的挑戰(zhàn),因此進(jìn)行多種不確定性條件下的部件建模和模型的確認(rèn)評(píng)估工作具有十分重要的實(shí)際意義和工程價(jià)值。論文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇軸、壓力容器這兩種典型裝備部件為研究對(duì)象,一方面考慮模型參數(shù)的不確定性,分別將風(fēng)扇軸和壓力容器的三維實(shí)體模型參數(shù)化,在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行有限元分析和參數(shù)相關(guān)性分析;另一方面在有限元分析基礎(chǔ)上,對(duì)不確定性條件下的有限元模型確認(rèn)方法進(jìn)行了初步研究;最后在對(duì)風(fēng)扇軸有限元模型進(jìn)行確認(rèn)的基礎(chǔ)上,利用證據(jù)理論中證據(jù)分析方法,處理疲勞壽命預(yù)測(cè)模型中的不確定參數(shù),分析其對(duì)疲勞壽命和可靠度等的影響。論文的主要研究工作包括:(1)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇軸和壓力容器的三維實(shí)體建模及有限元分析建模。依據(jù)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇軸實(shí)際尺寸,在Pro/E軟件中構(gòu)建了風(fēng)扇軸的三維實(shí)體模型,并進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化,然后利用Pro/E與ANSYS workbench的無(wú)縫鏈接,對(duì)模型參數(shù)化,建立風(fēng)扇軸有限元分析模型。(2)在實(shí)際載荷和約束條件下的有限元應(yīng)力應(yīng)變分析及危險(xiǎn)部位確定。在軸向力、離心力和扭矩等相關(guān)載荷條件下,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇軸進(jìn)行有限元計(jì)算,通過(guò)風(fēng)扇軸的應(yīng)力應(yīng)變分布云圖和整體的受力變形情況,確定出靠近花鍵端的軸肩處和花鍵根部為應(yīng)力集中的危險(xiǎn)部位,最大變形出現(xiàn)在風(fēng)扇軸和風(fēng)扇盤(pán)連接的周向邊緣。(3)多種不確定性條件下的有限元模型的確認(rèn)方法研究。以壓力容器為研究對(duì)象,對(duì)多種不確定性條件下的有限元模型確認(rèn)流程進(jìn)行研究。借助Kriging響應(yīng)面代理模型對(duì)壓力容器在試驗(yàn)條件下的最大等效應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè),并在一定置信度下給出最大等效應(yīng)力的置信區(qū)間。(4)數(shù)據(jù)不足條件下的風(fēng)扇軸有限元模型確認(rèn)及不確定性參數(shù)影響分析。在有限元模型確認(rèn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合有限元試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,構(gòu)建風(fēng)扇軸基于最大等效應(yīng)變的Kriging響應(yīng)面模型,在一定置信度下對(duì)風(fēng)扇軸的最大等效應(yīng)變范圍進(jìn)行估計(jì)。假設(shè)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的情況下,利用證據(jù)變量將疲勞壽命模型中的不確定性參數(shù)處理為證據(jù)變量,分析其對(duì)風(fēng)扇軸疲勞壽命預(yù)測(cè)和可靠度的影響,并與數(shù)據(jù)充足時(shí),不確定性參數(shù)服從正態(tài)分布的模型進(jìn)行對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：典型裝備部件 健康評(píng)估 不確定性建模 有限元模型確認(rèn) 壽命預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V232

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 于海田;王華偉;李強(qiáng);;航空發(fā)動(dòng)機(jī)健康綜合評(píng)估研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年06期

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本文編號(hào)：977011