航空发动机高压转子装配偏心预测和相位优化的智能算法应用研究

为实现航空发动机高压转子零件快速且精确装配,通过智能算法对转子零件装配偏心进行预测进而进行相位优化。首先,运用前30阶傅里叶级数的方法模拟形貌误差并生成误差数据。其次,添加误差数据到有限元模型中计算出装配偏心。再次,搭建BP人工神经网络模型,提取傅里叶级数的幅值和相位作为神经网络的输入,装配偏心作为网络输出,在神经网络中加入衰减学习率、正则化、滑动平均算法,使计算装配偏心更加精确、稳定,使用200组数据完成神经网络训练,并用训练好的网络对3组测试数据进行验证。最后,分别使用神经网络计算得到的不同装配零件每个相位的偏心作为粒子群算法需要优化的目标,通过误差传递计算,得到优化后的零件装配相位。研究结果表明:使用神经网络模型计算装配偏心可以充分考虑止口形貌特征和装配变形,并明显提高计算效率,再运用粒子群算法对不同相位进行最优选择,达到满足航空发动机高压转子装配同轴度要求,提高服役性能。

基于Timoshenko梁理论的航空发动机高压转子动力学分析与试验研究

针对传统的航空发动机高压转子动力学分析方法计算效率低下及无符合实际工况的试验平台的现象,基于Timoshenko梁理论建立了模拟航空发动机高压转子的有限元模型,提出了相应的数值求解方法,并设计了高压转子试验台,探究了不同转速、不同不平衡量下高压转子的动力学振动特性,最后,对理论与试验结果进行了对比分析。结果表明:当工作转速和不平衡量增大时,高压转子结合面处振幅随之增大,转子组件装配性能下降;由于测试试验平台安装误差,将会导致高压转子偏心,偏心距离大约为0.004~0.06mm;建立的Timoshenko梁有限元模型和Newmark-β数值求解方法的具有一定的准确性和适用性,可以为后续航空发动机的研究提供理论与试验基础。

航空发动机高压转子连接部件松动故障动力学特性研究

针对航空发动机高压转子在实际工作过程中存在的连接部件松动现象,建立了考虑松动故障特性的高压转子Timoshenko梁模型,探讨了结合面刚度、转速、松动螺栓数量、松动故障位置、拧紧力矩对转子动力学的影响,并对理论分析结果进行了试验验证。结果表明:故障系统升速过程中呈现出明显亚临界共振现象,且临界峰值转速提前;松动螺栓数量越多,系统倍周期分岔现象越明显;松动故障位于转子跨距中间时对系统动力学的影响较大;螺栓拧紧力矩减小,系统第二阶临界峰值转速提前;试验数据与理论分析结果比较吻合,提出的理论方法具有一定的准确性和适用性。研究结果为航空发动机高压转子连接部件松动故障的进一步研究提供了理论和试验基础。

高压转子非线性接触模型的AC-PSO有限元修正

针对精确建立航空发动机高压转子有限元模型的问题,提出了基于AC-PSO算法修正有限元模型描述航空发动机非线性接触的方法。首先在拉杆结构线性接触力学模型的基础上,建立其非线性模型。其次将模型修正问题转化为求解定义在时域的误差函数的极小值,运用ACPSO算法对惯性权重w进行自适应动态调整,每一时刻对每一粒子不同对待。最后以某型航空发动机高压转子模型为例进行仿真。通过与非线性模型的PSO修正结果及线性模型的ACPSO修正结果比较,该方法可有效进行模型修正。

常开空心轴裂纹转子系统的动力学特性

研究了常开空心轴裂纹转子系统的动力学特性.考虑裂纹单元截面中性轴的时变特性,推导了裂纹转子的刚度矩阵,考虑重力及不平衡激励,采用有限元法建立了常开空心轴裂纹转子系统的动力学方程.采用谐波平衡法对方程进行求解,给出了不同裂纹深度下的三维幅频图,表明在临界转速和亚临界转速处均有峰值出现;分析了裂纹深度、裂纹位置对该系统的临界转速的影响,表明位于跨中靠近惯性量较大圆盘的深裂纹对常开空心轴裂纹转子系统的影响大,临界转速下降快;计算了该系统在亚临界转速时的非线性振动响应,结果表明:亚临界转速下常开空心轴裂纹转子系统会发生超谐共振现象.所提出的空心轴裂纹的建模方法为航空发动机转子系统裂纹故障的非线性动力学分析提供了理论指导.