基于双重响应面法的航空发动机叶片振动概率分析

为了更精确地研究航空发动机叶片通过共振转速区发生短时间共振时的可靠性,在考虑共因失效(由振动一种因素引起的叶片变形和应力失效)的基础上,提出了航空发动机振动可靠性分析方法的双重响应面法。通过模态分析和谐响应分析得到叶片的最大变形和最大应力,选取密度、转速和气动力为输入变量,变形和应力为输出响应,建立了叶片最大变形和最大应力的响应面数学模型,在考虑转速、气动力、材料密度的基础上,得出了叶片的可靠性。分析结果表明:当叶片的允许变形量均值为2.45mm,方差为0.0368 mm,许用应力均值为540MPa,方差为8.1 MPa时,可靠性概率为99.14%。通过与Monte-Carlo法进行比较,验证了双重响应面方法在叶片发生短时间共振中的可行性和有效性。

基于智能双重响应面法的涡轮叶盘可靠性灵敏度分析

为了合理进行整体叶盘多失效模式可靠性分析和准确描述各影响参数的重要程度,将智能算法与双重响应面方法相结合提出可靠性灵敏度分析的智能双重响应面方法 (Intelligent Dual Response Surface Method,IDRSM)。首先,建立IDRSM的数学模型,给出基于IDRSM的可靠性灵敏度分析的流程。然后,考虑流场和温度场作用,基于IDRSM对整体叶盘径向变形和应力两种失效模式进行可靠性分析和灵敏度分析。可靠性分析显示:当许用径向变形、许用应力的均值和标准差分别取3.8mm和76μm,690MPa和14MPa时,叶盘综合可靠度为0.9926。灵敏度分析显示:整体叶盘综合失效概率的主要影响因素为流速和转速,占叶盘总失效的92%。通过蒙特卡洛法、响应面法、极值响应面法、智能响应面法等四种方法比较显示:IDRSM能在保证计算精度的前提下提高计算效率。实例分析表明该方法在多失效模式综合可靠性灵敏度分析中的可行性和有效性,也为结构多失效模式可靠性优化开辟了有效途径。

航空发动机叶片的极值响应面法可靠性分析

为了研究离心力和重力对航空发动机叶片可靠性的影响,采用有限元法和极值响应面法对某航空发动机叶片进行了可靠性分析.考虑离心力和重力作用,计算并找到了叶片的最大位移点和最大应力点;以叶片的转速、材料密度和重力加速度作为随机输入变量,并将最大位移点和最大应力点作为可靠性分析的对象,基于蒙特卡洛法抽样拟合极值响应面方程;对极值响应面方程进行大规模仿真,完成叶片可靠性分析,得到了叶片的可靠性概率和影响位移及应力的随机变量灵敏度.结果表明:叶片的最大位移和最大应力可靠性概率满足基本设计要求;同时得出了影响叶片可靠性分析的主次因素依次为转速、材料密度和重力加速度.

柔性机构动态可靠性分析的先进极值响应面方法

为了提高柔性机构可靠性分析的精度和效率,提出动态可靠性分析的先进极值响应面法。该方法将智能算法与可靠性分析的极值响应面法相结合,利用蒙特卡洛法抽取样本,经过网络训练建立先进极值响应面法的数学模型。以柔性机械臂为例,以柔性机械臂材料密度、弹性模量、构件截面尺寸为输入随机变量,构件变形为输出响应;利用蒙特卡罗法、极值响应面法和先进极值响应面法分别进行动态可靠性仿真计算,得出了各自输出响应量的分布特征及可靠度。通过方法比较表明:先进极值响应面法在保证计算精度的前提下,大大提高了计算速度,验证了先进极值响应面法在柔性机构动态可靠性分析中的可行性和适用性;也为柔性机构可靠性优化开辟了有效途径。

基于极值响应面法的柔性机构可靠性优化设计

为建立柔性机构可靠性优化设计的理论与方法.用传统方法进行柔性机构截面尺寸的初步设计,将模态综合法与柔性多体系统动力学相结合,建立柔性机构拉格朗日形式的动力学微分方程,用蒙特卡罗法抽取柔性机构输入参数随机样本,并对每个样本求解动力学微分方程,得到对应的位移、速度、加速度在分析时域内的响应,在此基础上求出对应的动态应力和挠度响应.将不同输入样本对应的应力和变形输出响应在分析时域内的最大值的全体作为新的输出(极值)响应,构造极值响应面函数.以材料密度、弹性模量、许用刚度、强度和构件截面尺寸为随机变量,以构件尺寸为设计变量,以机构质量为目标函数,以设计变量表示的可靠性指标为约束函数,对柔性机构进行可靠性优化设计.实例计算表明,该设计方法在满足可靠性要求的情况下使得机构的质量最小.

基于基本杆组法的曲柄滑块机构动态强度可靠性分析

为了进行曲柄滑块机构动态强度可靠性分析,在以构件截面尺寸、材料强度、密度、重力加速度等为随机变量,以基本杆组为单位进行运动分析、动力分析的基础上建立了曲柄滑块机构动态强度可靠性分析方法。用蒙特卡罗法和一次二阶矩法进行了实例仿真分析,得到了各构件动态强度可靠性指标曲线和曲柄滑块动态强度可靠度曲线。结果表明,该方法计算速度快、计算精度高。

基于双重极值响应面法的叶盘联动可靠性分析

为了更准确地研究变形和应力对航空发动机叶盘性能的影响,在湍流模型理论和叶盘流场模型的基础上,提出了一种可靠性分析方法即双重极值响应面法（Dual Extremum Response Surface Method,DERSM）。在分析中考虑气体压力和离心力作用,合理选取随机输入变量,得到叶盘结构的总体最大变形和最大应力,并作为输出响应;对随机变量进行抽样,通过抽样点拟合各自的极值响应面方程;结合蒙特卡洛法对两个极值响应面模型进行联动抽样,计算出了航空发动机叶盘的可靠性概率。实例仿真表明：当叶盘最大允许变形量为4.2mm,最大许用应力为7.5×10^2MPa时,其可靠性概率为98.61%。与极值响应面法（Extremum Response Surface Method,ERSM）相比,DERSM在保证计算精度的前提下,计算效率提高23.52%,验证了DERSM在叶盘可靠性分析方面的有效性。

运动机构强度可靠性优化设计

研究的目的是建立一种运动机构强度可靠性优化设计方法。在用基本杆组法进行机构运动分析和动力分析的基础上,分别以构件材料强度、密度、截面尺寸为随机变量,机构质量为目标函数,可靠性指标为约束函数,构件截面尺寸为设计变量,将传统优化设计与可靠性分析相结合,建立基于基本杆组法运动机构强度可靠性优化设计的均值模型。以曲柄滑块机构为例,用一次二阶矩法进行实例仿真,得到设计变量的最优解。

航空发动机叶片多重响应面法可靠性分析

为了更好的研究航空发动机涡轮叶片在发生短时间局部过烧时的可靠性,在考虑共因失效(由局部高温引起的叶片多种失效)的基础上,应用多重响应面法对叶片进行可靠性分析.对叶片叶根、叶身、叶尖发生局部过烧时进行确定性静力学分析和瞬态热分析,得出叶尖发生局部高温时对叶片影响最大,应用拉丁超立方实验方法,建立叶片的整体变形、径向变形、应力、温度四重响应面模型并结合蒙特卡罗方法对叶片四重响应面模型进行联动抽样,从而得到叶片的可靠性.分析结果显示:当叶片的许用整体变形量[δ]=0.83 mm,许用径向变形量[δ1]=0.81 mm,许用应力[σ]=1 045 MPa,最高温度[T]=1 445℃时,可靠性概率为0.999 1,计算时间为0.403 0 s.

用向量法进行游梁式抽油机运动和动力分析

通过对游梁式抽油机的运动情况和受力情况进行分析,提出了用力向量矢端曲线表示力的大小和方向的新方法,最后给出了算例和计算机仿真结果,在计算机仿真中用力向量矢端曲线形式形象、直观地反映出各铰链力的大小和方向,并且进行了比较分析,结果表明,随着摩擦力和抽油杆柱质量的增加,各铰链力向量矢端曲线的形状以及力的大小都发生很大变化。

基于基本杆组法的机构动态强度可靠性分析

在以构件截面尺寸、材料强度、密度等为随机变量,以基本杆组为单位进行运动分析、动力分析的基础上提出了机构动态强度可靠性分析的通用方法。以曲柄滑块机构为例,用一次二阶矩法进行了实例仿真分析,得到了各构件动态可靠性指标曲线和机构动态可靠度曲线。结果表明,该方法通用性强,可以应用于科学研究和工程实践。

基于混沌预测模型的聚类自适应模糊控制器的设计

根据混沌非线性、大时滞系统的时间序列及所得的Lyapunov指数规律,计算出系统的可预报尺度,对系统做了高精度预测;在此基础上,将聚类算法和模糊控制相结合,设计了一种新型的聚类自适应模糊预测控制器。将该控制器应用于锅炉的单元机组负荷控制系统中,实现了对非线性和大时滞系统的自适应控制。结果表明,该方案的适应性、实时性都很强,具有很强的工程实用价值。

基于双重响应面法的涡轮叶盘蠕变可靠性分析

为了精确有效地解决高温蠕变状态下多种失效模式共存时的综合可靠性分析的问题,运用双重响应面法(Dual Response Surface Method, DRSM)对航空发动机涡轮叶盘进行了可靠性分析。通过蠕变试验数据确定材料特征参数;将叶盘结构的燃气温度、材料密度、弹性模量和工作转速作为输入变量,基于建立的叶盘有限元模型,结合有限元法对其进行热-结构耦合分析得到叶盘应力和应变;利用拉丁超立方抽样技术小批量抽取样本,建立涡轮叶盘的应力和应变双重响应面数学模型;运用蒙特卡罗联动抽样技术对双重响应面数学模型进行大批量抽样,完成叶盘结构的综合可靠性分析。分析结果表明:涡轮叶盘高温蠕变综合可靠度为0.985 6;方法比较显示:双重响应面法在保证计算精度的同时明显提高了计算速度。

双循环互平衡游梁式抽油机的设计及仿真

针对目前油田中普遍应用的游梁式抽油机能量浪费问题,提出了一种双循环互平衡节能型抽油机的设计理论,对老式游梁式抽油机和双循环互平衡节能型抽油机进行了运动和动力学的解析分析,给出了算例并进行了计算机仿真,在仿真中用力向量矢端曲线和直角坐标曲线两种形式形象、直观地反映出各铰链力的大小和方向.仿真和分析结果表明,该种双循环互平衡节能型抽油机可以节能50％以上.

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。

复杂场涡轮叶盘振动特性可靠性分析

为了研究复杂场多因素对航空发动机涡轮叶盘振动特性及可靠性的影响,考虑温度载荷、离心载荷和气动载荷的共同作用,基于振动理论和有限元技术建立了模态分析数学模型,进行了流-热-固耦合振动特性分析和共振分析,最后采用双重极值响应面法对振动变形及应力进行了可靠性分析。结果表明:考虑多因素耦合作用与不虑考多因素耦合作用,叶盘的固有频率最大相差32. 9%,可靠性概率最大相差3. 46%。

基于基本杆组法的游梁式抽油机的受力分析及计算机仿真

1、前言:游梁式抽油机是油田的主要设备,在我国以及全世界都在大量使用,它通常是由电动机通过V带和减速器带动抽油机的曲柄转动,曲柄通过连杆带动抽油机驴头上下往复摆动,从而实现抽油杆柱的上下往复移动来达到抽油的目的。抽油机的运动规律变化比较简单,但是,其各运动副的受力变化比较复杂,尤其是考虑抽油杆柱和柱塞泵的摩擦力和振动力时,其变化更加复杂。本文对游梁式抽油机的运动情况和受力情况进行了分析,提出了用力向量矢端曲线表示力的大小和方向的新方法,对抽油机受力情况进行了计算机仿真,在计算机仿真的实例中用直角坐标曲线形式,形象、直观地反映出各铰链力的大小,并且进行了分析。

滚子移动从动件盘形凸轮机构运动失真的判断与最大失真量的计算

根据解析法原理,提出了滚子移动从动件盘形凸轮机构运动失真判断与最大运动失真量计算的新方法。该方法是用解析法通过计算机编程计算出凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线上各点的坐标,判断同一运动规律曲线上和两种运动规律交汇点处的运动失真情况并计算出最大运动失真量,最后给出了简单的算例。

连铸机新型拉矫辊的研究

为提高连铸机拉矫辊的使用寿命 ,本文从拉矫辊的结构方面入手 ,提出了一种新型结构拉矫辊 ,其由内、外两层筒组成 ,两筒间采用过盈配合 ,靠此过盈配合产生的机械应力来抵消部分热应力 ,降低应力循环幅值 ,改善辊子的热疲劳环境。在此基础上 ,对新型拉矫辊结构尺寸进行了优化设计、光弹及热光弹性实验和三维有限元求解 ,理论分析和实验证明 ,新型结构拉矫辊比原拉矫辊的使用寿命大大提高。