叶片振动的非概率可靠性研究

在分析影响叶片振动可靠性的不确定性因素的基础上,用非概率的凸集模型表述叶片振动参数的不确定性和共振频率区域的不确定性,将叶片振动的不确定性参数表述为区间变量,定义了叶片振动的非概率可靠性,建立了叶片振动非概率可靠性评估体系、方法及模型,并将其应用于航空发动机压气机、涡轮叶片的振动可靠性计算。研究结果表明,应用非概率可靠性评估叶片振动可靠性是合理可行的,且所需数据较少,特别适用于航空发动机等可靠性数据较少的贵重部件。

应用模糊方法计算构件振动可靠性

分析影响构件振动可靠性的不确定性和模糊性因素 ,定义构件振动模糊安全状态 ,构建构件振动的模糊共振失效区域及相应的隶属函数、模糊强度失效区域及相应的隶属函数 ,建立构件振动可靠性计算的模糊模型 ,并将其应用于某航空发动机压气机、涡轮叶片的振动可靠性计算。研究结果表明 ,应用模糊方法评估构件振动可靠性是可行的。

有局部缺陷的滚动体中介轴承动力学建模及仿真研究

在考虑径向间隙及滚动体缺陷通过内、外圈时接触变形量发生变化基础上,建立两种支承形式下滚动体含单一故障缺陷的中介轴承动力学模型。对比研究不同支承形式及内、外圈不同旋转方向对中介轴承振动影响。结果表明,采用内圈支承于高压转子、外圈支承于低压转子结构振幅大于内圈支承于低压转子、外圈支承于高压转子结构;内、外圈同向旋转振幅大于反向旋转;内、外圈反向旋转冲击振幅小不利于发现故障,反向旋转时缺陷冲击滚道频繁,同等运行条件下,反向旋转中介轴承潜在危险更大;保持架旋转频率为中介轴承振动信号的主要调制频率,且内、外圈反向旋转较同向旋转调制效果更强烈。

基于EMD和HHT的航空发动机转子-机匣振动信号分析

将EMD和HHT方法引入航空发动机转子-机匣的振动信号分析,某台发动机的台架实测机匣振动信号的分析结果表明,该方法能够比较清楚地再现转静系统碰摩故障随转速和采样周期的演变过程,能够克服傅里叶谱无法同时获得时域和频域信息的缺陷。同时边际谱与傅里叶谱相比能够比较真实客观地反映系统的频率和幅值分布情况。

基于QGA和SK的滚动轴承故障诊断新方法

基于量子遗传算法收敛速度快、全局寻优能力强的特点,将谱峭度法和量子遗传算法相融合,提出一种滚动轴承故障诊断的新方法。该方法以经初始带通滤波后的原信号的谱峭度作为量子遗传算法的适应度函数,重新优化设计最优滤波器,以设计的最优带通滤波器对原始信号滤波并进行包络分析,从而实现轴承故障的诊断。实测数据分析表明,方法所得峭度谱值明显增大,包络谱线更加干净,故障特征频率更加明显。同时研究发现,方法诊断精度几乎不受传感器位置的影响。

预测腐蚀疲劳寿命的概率方法

在建立航空发动机铝合金构件点状腐蚀和腐蚀疲劳裂纹扩展模型的基础上 ,将铝合金叶片的机械腐蚀特性和由环境诱导的电化学行为看作是随机量或随机过程 ,提出腐蚀疲劳寿命预测的概率方法 ,利用重要随机变量的累积分布函数 ,估算寿命累积分布函数 ,预测腐蚀疲劳寿命。

一种考虑径向-轴向碰摩的双盘转子-机匣系统力学模型的建立

建立一个新型径向-轴向复合碰摩转子-机匣系统力学模型,基于轴向碰摩由盘的偏转导致的假设,考虑到振动过程中转轴的挠曲线是一空间曲线,依据偏转角微小角度矢量合成原则,求解出偏转角的振动位移表达式,并以此为基础详细推导了双盘转、静子碰摩点的分布及运动微分方程。本模型既能同时描述转、静子的弯曲振动和扭转振动,又能描述转、静子间的轴向碰摩和径向碰摩,且轴向碰摩和径向碰摩既可以独立发生,亦可共同发生。所建立的力学模型为数值仿真分析,及进一步的研究径向-轴向复合碰摩系统的弯扭耦合非线性振动特性奠定了基础。

内圈带缺陷中介轴承的动力学建模与振动响应分析

针对外圈支承于低压转子轴颈,内圈支承于高压转子轴颈支承形式的中介轴承,在考虑轴承径向间隙变化和滚动体通过内圈缺陷时接触变形量发生变化的基础上,建立了内圈含单一故障缺陷的中介轴承动力学模型。数值仿真研究了轴承振动响应的有量纲参数和无量纲参数随缺陷大小,内、外圈转速和径向外载荷变化的规律,得出了若干有益结论,为中介轴承故障诊断提供了有益参考。

军用航空发动机可靠性和寿命管理

以西方军用航空发动机可靠性和寿命管理为蓝本 ,阐述了可靠性和寿命管理的基本要素 ,并结合我国航空发动机可靠性和寿命管理的现状 ,讨论了我国航空发动机可靠性和寿命管理工作存在的差距和误区 ,指出了我国航空发动机可靠性寿命管理工作落后的根源在于管理观念落后、管理体制不健全、基础工作薄弱、标准不完善。参照西方国家的管理理念 ,构建和完善我国航空发动机可靠性和寿命管理是必要的 ,但完全照搬西方标准并不可取。正确做法是结合我国的现状 。

基于飞参的小幅值载荷循环对疲劳寿命计算的影响分析

对基于飞参的航空发动机载荷谱循环提取方法和损伤计算时转速幅值低于10%的小循环去除方法进行总结,指出各自优缺点;根据实际飞参数据计算分析某型航空发动机使用过程中的转速循环分布规律,基于Miner线性累积损伤理论计算幅值低于10%的转速小循环对航空发动机高压转子部件疲劳损伤的影响,比较分析不同小循环的去除方法对疲劳损伤计算结果影响,指出各自优缺点;基于EGD-3标准,提出按疲劳强度极限标准去除小循环,并经计算验证其合理性,同时确定某型航空发动机疲劳计算时转速小循环去除的敏感系数为0.3%。

航空发动机综合飞行换算率的确定

为实现国内某型现役军用航空发动机寿命控制与管理,基于实测飞行剖面和任务混频,研究建立了军用航空发动机综合飞行换算率的确定算法和计算流程。考虑温度对材料强度的影响,将应力剖面向同一温度折算,综合应用雨流计数方法、古德曼方法和线性累积损伤方法,加权计算得到了国内某型现役军用航空发动机同时适用于压气机部件和涡轮部件的飞行任务换算率;基于工厂交付试车、部队地面试车、最坏发动机系数和削顶因子等因素,对飞行任务换算率进行修正,计算得到了国内某型现役军用航空发动机综合飞行换算率。工程应用表明,计算得到的综合飞行换算率准确合理,工程适用。

径向-轴向碰摩双盘转子-机匣系统的数值仿真分析

基于一新型径向-轴向复合碰摩双盘转子-机匣力学模型,利用数值积分和Poincare映射方法,对转子-机匣系统由于径向-轴向碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转速和偏心量变化的分岔图和一些典型的Poincare截面图、相轨图、轴心轨迹、幅值谱图和时域响应等。研究结果表明:径向-轴向复合碰摩弯扭耦合系统具有很强的非线性,拟周期和混沌是系统碰摩的主要特征。系统参数的改变对系统响应的特征有较大的影响,随转速的增大表现为“周期→拟周期→周期→拟周期→周期→混沌”的演变过程。偏心比较小时,系统为周期1运动,超过某一值后,系统直接演化为混沌运动,或演变为拟周期运动,并最终进入混沌。碰摩时谐波成分存在,静子的频率成分较转子更为丰富,主要分布在两个区域,即1倍工频及其周围的高低频率成分,3倍工频及其周围的频率成分。静子的振动特征表现出了类似转子的演变规律。

基于Kolmogorov熵的转子—机匣系统故障诊断研究

提出了基于Kolmogorov熵的航空发动机转子-机匣系统状态识别和故障诊断新方法.应用关联积分算法,基于实测的航空发动机机匣振动时间序列求解了转子-机匣系统不同工作状态和故障状态的Kolmogorov熵;基于Kolmogorov熵,对航空发动机转子-机匣系统进行了状态识别和故障诊断.研究结果表明,该法具有较高的状态识别和故障诊断能力.

裂纹叶片振动特性研究

建立应用传递矩阵法求解裂纹叶片振动特性的方法，以矩形截面裂纹悬臂梁为计算实例，分析了沿叶宽等深度扩展的横向裂纹位置、深度对其弯曲型振动特性的影响。选用方波函数模拟裂纹开合过程，理论分析了裂纹叶片的非线性振动特性。通过裂纹试件实验，对理论研究方法和结果做了验证。

裂纹对叶片固有频率影响的分析

给出了一种两条横向裂纹对叶片弯曲固有频率影响效果的分析方法。考虑的两种裂纹为周期载荷作用下产生的双面裂纹和脉冲载荷作用下产生的单面裂纹。分析中假设裂纹为沿叶宽等深度扩展的开口裂纹，同时将叶片看成无扭曲的短形等截面悬臂梁。结果表明，单纯选用固有频率识别裂纹参数，会过低估计裂纹严重程度；在可考察的裂纹深度范围内，单面和双面裂纹对固有频率的影响效果不显著。

基于Lyapunov指数能谱熵的转子—机匣系统故障诊断研究

提出基于Lyapunov指数能谱熵的航空发动机转子—机匣系统状态识别和故障诊断新方法。基于Lyapunov指数谱,提出并定义系统Lyapunov指数能谱熵;在基于实测的航空发动机机匣振动时间序列求解系统不同故障状态的Lya-punov指数谱的基础上,获得系统不同故障状态下的Lyapunov指数能谱熵,并将其应用于航空发动机转子—机匣系统的故障诊断。研究结果表明,航空发动机机匣振动时间序列在不同单一故障状态下具有不同的Lyapunov指数能谱熵,此时可以Lyapunov指数能谱熵作为识别其状态的新特征量。

滚动轴承内圈故障的动力学模型建立及仿真

针对目前滚动轴承内圈含单一点蚀故障模型无法真实再现实际故障发生过程的缺陷,基于接触理论,综合考虑内圈变形和故障实际尺寸等因素,根据滚动体通过内圈点蚀故障形变量渐变释放的客观事实,建立了1种滚动轴承内圈故障的动力学模型,克服了传统模型瞬间释放变形量导致冲击力过大的缺陷。经数值仿真和试验验证表明了该模型的正确性。

基于Lyapunov指数谱的航空发动机故障诊断研究

提出了基于Lyapunov指数谱和Lyapunov指数谱熵的航空发动机状态识别和故障诊断新方法。基于实测的某型航空发动机振动时间序列求解了系统不同工作状态和故障状态的Lya-punov指数谱;基于Lyapunov指数谱,对该型航空发动机进行了状态识别和故障诊断;为给出对Lyapunov指数谱及其对状态识别和故障诊断的整体表述,定义了Lyapunov指数谱熵,并基于该谱熵对该型航空发动机进行了状态识别和故障诊断。研究结果表明该型航空发动机振动时间序列在不同状态下具有不同的Lyapunov指数谱及其谱熵,即可以Lyapunov指数谱及其谱熵作为识别其状态的特征量,为航空发动机的故障诊断和状态监控提供了新的可靠的方法。

应用振型识别叶片裂纹故障初探

给出了一种应用叶片的弯曲振型识别叶片裂纹的方法。假设叶片为无扭曲的矩形等截面悬臂梁，同时将裂纹看成沿叶宽等深度扩展的开口裂纹，最后对应用该法检测叶片裂纹的可行性进行了探讨并提出了建议。

偏心量对轴向碰摩系统弯扭耦合非线性振动特性影响的分析

对偏心量改变导致的轴向碰摩系统的弯扭耦合非线性振动特性的变化进行了初步研究。建立了转静子耦合系统计算模型,利用数值积分和Poincare映射方法,对转子系统由于轴向碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随偏心量变化的分岔图和一些典型的Poincare截面图、相轨图、轴心轨迹、幅值谱图和时域响应等。研究结果表明:偏心量是激起碰摩的一个主要因素,且系统响应对偏心量的变化比较敏感,随偏心量的增加,系统的响应将呈复杂化;碰摩发生后,振动响应的主要成分为1/3、1/2、2/3和1倍频,但各成分的存在与否与偏心量大小有关,有时会导致高阶频率成分的出现;碰摩发生后时域波形和轴心轨迹有明显的改变;分岔图是判别系统是否碰摩的有效工具;转、静子的扭转振动响应,对碰摩的发生和消失表现得更为明晰和精确,且其特征也不同于已知的其它故障类别,尤其是静子机匣,故应用扭转振动特性来监测和诊断碰摩故障是可取的;依据单一的振动谱图分析系统的特征较为困难,甚至有可能误判,因此应结合几种谱图综合判断。