基于贝叶斯评估的航空发动机涡轮盘疲劳寿命可靠性研究

为了在数据缺乏的状况下研究航空发动机GH4133涡轮盘材料失效问题,利用贝叶斯先验分布融合涡轮盘材料的疲劳失效信息,求得后验分布,绘制该涡轮盘的低周疲劳寿命失效曲线、疲劳寿命可靠度曲线,计算该涡轮盘的平均寿命以及可靠度P=99.87%下的可靠寿命。结果表明,针对涡轮盘小子样的问题,采用贝叶斯先验分布将涡轮盘材料的疲劳寿命信息融入到涡轮盘小子样可靠性分析中,可以扩展分析数据的信息,提高分析的准确度。     

涡轮盘低循环疲劳两种可靠性分析方法的对比

使用基于应力和基于应变的疲劳可靠性分析方法,对比分析了涡轮盘低循环疲劳寿命及可靠性。P-S-N曲线由三参数函数式来描述,并由异方差回归拟合,涡轮盘危险点的应力应变可由有限元分析和响应面法得到,对比了应力寿命、应力强度、应变寿命和应变强度四种疲劳可靠性模型的寿命及可靠度,结果表明基于应力的分析方法,也可用于涡轮盘低循环疲劳可靠性分析。     

涡轮盘疲劳裂纹故障分析

火箭发动机涡轮盘工作在高温、高转速及恶劣的振动环境中，并承受着较大气动力作用，是发动机的关键组合件，涡轮盘的失效破坏将严重影响发动机的正常工作，甚至带来灾难性的后果。针对某火箭发动机涡轮盘在热试车中出现的裂纹故障，进行全面的分析，准确定位故障类型，以试验和计算分析给出合理的故障原因，重点是在疲劳分析方面所做的工作，包括振动模拟试验、疲劳强度计算，并根据疲劳强度分析结果提出改进方案。结果表明原结构圆角处应力集中明显，静态应力值水平高，在发生耦合振动后，涡轮盘出现疲劳裂纹，最终发生低周大应力破坏。试验和计算表明，采用改进方案可有效降低尺圆角处的应力集中，明显提高疲劳强度。对采用改进方案后的涡轮盘发动机进行了多次热试车，证实改进后的结构未发生耦合振动，未发现疲劳裂纹，改进方案是可行的。     

基于RBF神经网络的涡轮盘疲劳可靠性分析

涡轮盘是发动机的关键部件,在高温、高转速的条件下工作,因此对其进行疲劳可靠性分析具有重要意义.由于涡轮盘结构热一机械耦合分析的复杂性,对其进行可靠性分析时,直接用Monte-Carlo方法计算量太大,常规的多项式响应面方法在精度上又难以满足要求.径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络具有很强的非线性函数逼近能力,在涡轮盘低循环疲劳可靠性分析中采用RBF神经网络结合Monte-Carlo的方法得到了疲劳寿命的概率分布,并与直接用Monte-Carlo模拟和响应面方法进行了对比.RBF神经网络结合Monte-Carlo的方法具有高精度、高效率的优点,在涡轮盘等复杂结构可靠性分析中具有很好的应用前景.     

基于Fourier正交基神经网络的涡轮盘低循环疲劳可靠性分析

涡轮盘作为航空发动机的关键部件,在高温、高转速的严酷条件下工作,低循环疲劳成为涡轮盘的主要失效模式。而且涡轮盘的结构复杂性,在进行疲劳可靠性分析时,直接使用Monte-Carlo法的计算量非常大,而传统的响应面法精度达不到计算要求。Fourier正交基神经网络具有很强的非线性逼近能力,在对涡轮盘进行疲劳寿命分析时,采用Fourier正交基神经网络和Monte-Carlo法相结合的方法,并与传统响应面法和Monte-Carlo法进行对比。结果表明,前者不但可以满足精度要求,而且效率高,在涡轮盘等复杂结构可靠性分析中具有很好的工程应用前景。     

基于ABAQUS的航空发动机涡轮盘强度分析

基于ABAQUS对某型航空发动机涡轮盘的强度进行了分析.通过加载离心力载荷和温度载荷,对该型涡轮盘进行了应力计算,完成了强度分析,为后续涡轮盘低循环疲劳寿命实验分析奠定了一定的基础.     

疲劳寿命概率分布的模糊贝叶斯确定方法

疲劳寿命概率分布的求取在疲劳可靠性设计中处于十分重要地位。本文针对目前疲劳寿命概率分布的确定方法的不足，提出了运用模糊综合评判及贝叶斯理论综合考虑先验信息和小样本试验提供的信息来确定疲劳寿命分布的新方法。文中最后还运用具体算例进行了说明，表明了该方法的实用性与可靠性。     

非对称循环疲劳寿命研究及涡轮盘概率寿命分析

提出基于试棒非对称循环疲劳实验数据的发动机轮盘低周疲劳寿命可靠性分析方法.通过250℃恒温两种不同应变比下GH4133材料疲劳实验,得到应变疲劳寿命曲线.通过有限元数值模拟标准试棒寿命,说明用非对称循环应变寿命曲线估算结构寿命比对称循环应变寿命曲线估算更准确.最后采用所提方法计算分析某涡轮盘销钉孔边低周疲劳概率寿命,寿命数值计算结果与试验结果吻合良好.     

航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳损伤与断口分析

疲劳是导致工程结构或构件断裂的主要原因.针对某型航空发动机涡轮盘用GH4133B合金,对其疲劳损伤和断裂机理进行研究.测量GH4133B合金的疲劳极限,并考察电阻变化与疲劳周次之间的关系.对试验数据进行回归与概率统计分析,获取理论疲劳极限与P-S-N关系表达式,推导电阻变化率表征的损伤演化方程.结果表明,GH4133B...     

粉末冶金与常规高温合金构件应力与疲劳寿命对比

简要地阐述了航空发动机涡累盘材料的发展。对ＦＧＨ９５粉末冶金高温合金与ＧＨ１６９锻造高温合金构件的应力分布以及疲劳寿命进行了对比研究。结果表明,采用ＦＧＨ９５时,涡轮盘应力集中区域的应力值与ＧＨ１６９基本相当,但应变幅值减小。粉末冶金ＦＧＨ９５构件的抗低周疲劳能力远高于铸造ＧＨ１６９,相关几个数量级。     

基于Kriging方法的涡轮盘结构可靠性分析

通过对某型航空发动机高压涡轮盘的弹塑性有限元分析,确定危险区域和所需的结构响应样本,利用Kriging方法建立结构可靠问题的Kriging模型,利用可靠度计算方法对建立的Kriging模型进行了可靠度计算.首先通过数值算例和简单结构可靠性问题验证了该方法具有较高的精度和较快的收敛速度,最后将该方法应用到涡轮盘结构可靠性分析中.     

基于模糊理论L-R模糊数对压缩机主轴的疲劳可靠性分析

针对压缩机主轴在使用中频繁发生断裂这一问题,用模糊理论L-R模糊数法有针对性地给出其安全使用概率与寿命之间的关系。通过算例表明,应用L-R模糊数数值计算方法计算主轴的失效可能度,即得出可靠度R=0.979580,与常规设计中可靠度的计算相对比,L-R模糊数由于在某种程度上反映设计中的复杂性,故计算结果更能反映实际结构和零件强度的真实情况,与工程实际更吻合。     

基于模糊理论的疲劳寿命估算方法

对疲劳寿命估算中存在的模糊现象,引入模糊理论中的隶属函数来描述疲劳极限附近的应力对构件造成损伤的模糊性,提出了应力模糊带的概念,并根据疲劳极限与应力模糊带边界的位置关系,将模糊带类型分为安全型、经济型和兼顾型.算例证明,将模糊理论应用于疲劳寿命分析中可以大大提高疲劳寿命估算的精确度.     

基于分层贝叶斯模型的齿轮弯曲疲劳试验分析

常规齿轮弯曲疲劳试验数据处理方法是基于最小二乘法（LSE）等传统频率理论的,在小样本条件下可靠度应力寿命（P-S-N）曲线易发生拟合失真。基于成组法开展了8620H钢表面渗碳齿轮的弯曲疲劳试验,将贝叶斯理论应用于小样本条件下弯曲疲劳试验数据分析,建立了齿轮弯曲疲劳试验数据的分层贝叶斯（HBM）模型,并通过Gibbs采样获得了参数的后验分布,得到齿轮弯曲疲劳P-S-N曲线。同时以50%和99%可靠度下S-N曲线相对斜率比为评价指标,对比了LSE模型与HBM模型拟合效果,结果表明：随着试验样本数据量的变化,HBM模型的相对斜率比α波动变化率为传统LSE模型的1/40,小样本条件下HBM模型结果优于传统的LSE模型结果。HBM模型可推广应用至齿轮接触疲劳试验等数据分析中。     

基于模糊数学理论的大型升船机可靠性分析

通过分析大型升船机可靠性分析的特点,引入了模糊数学理论,客观、合理地建立升船机系统可靠性模糊多目标优化模型,有效利用设计决策者的实践经验、理论知识,使各个子目标在设计决策中进行相互协调,并进行了大型升船机可靠性分配与可靠度计算.     

疲劳寿命的模糊可靠度计算方法

分析了经典可靠性理论的不足，阐述了模糊可靠性理论的优点。针对机械零件疲劳失效的特点，建立了机械零件工作状态完好的隶属函数。对服从对数正态分布和威布尔分布的疲劳寿命的模糊可靠度计算进行了研究，推导了不同的隶属函数与分布密度函数组合时模糊可靠度的计算公式。给出了算例。     

基于模糊理论的摆线钢球行星传动接触疲劳强度可靠性研究

基于模糊理论和可靠性设计方法，建立了摆线钢球行星传动模糊可靠性数学模型，推导出其计算公式，并对该传动机构样机进行了接触疲劳强度的模糊可靠度计量。