[發(fā)明專利]一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711388954.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108038320A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春宜;李成偉;井慧哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，其具體過程如下：通過改變各個(gè)葉片的彈性模量來模擬葉盤失諧，確定影響葉盤振動(dòng)可靠性的因素；對(duì)影響因素中結(jié)構(gòu)載荷進(jìn)行分析；在結(jié)構(gòu)載荷影響下對(duì)葉盤進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析，獲取葉盤振動(dòng)可靠性分析的基本參數(shù)；構(gòu)建失諧葉盤振動(dòng)可靠性分析的多重響應(yīng)面法數(shù)學(xué)模型；采用多重響應(yīng)面法對(duì)失諧葉盤振動(dòng)進(jìn)行可靠性的分析；對(duì)多重響應(yīng)面法進(jìn)行有效性驗(yàn)證。本發(fā)明方法計(jì)算速度快、精度高，能直觀展現(xiàn)輸出響應(yīng)的變化關(guān)系，為可靠性工程分析提供了一種新途徑。

本發(fā)明涉及一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，屬于可靠性理論技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉盤受到氣動(dòng)載荷、溫度載荷、機(jī)械載荷等影響，且其所受的振動(dòng)載荷不斷增加，振動(dòng)引起的故障越來越多，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤結(jié)構(gòu)通常具有循環(huán)對(duì)稱性，但由于加工誤差、材料性質(zhì)、運(yùn)行磨損等原因，各個(gè)葉盤的特性不可避免地存在微小差異，即失諧，失諧破壞了結(jié)構(gòu)的循環(huán)對(duì)稱性導(dǎo)致其振動(dòng)能量集中在一個(gè)或幾個(gè)葉片上，使這些葉片的振幅達(dá)到其他葉片幅值的幾倍，造成局部葉片的應(yīng)力失效，因此對(duì)于失諧葉盤的振動(dòng)可靠性概率分析非常必要。

可靠性分析已在土木建筑、水利等領(lǐng)域廣泛的使用，近年來應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性分析、靈敏度分析等領(lǐng)域，空發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤振動(dòng)可靠性的分析是一種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)概率分析，實(shí)際上也是一個(gè)隨機(jī)過程問題，用傳統(tǒng)的響應(yīng)面法對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤結(jié)構(gòu)振動(dòng)可靠性的計(jì)算量仍然非常大，而且效率不高，不能滿足其精度和效率的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：把失諧因素考慮到葉盤振動(dòng)可靠性分析中，考慮影響葉盤振動(dòng)可靠性外部載荷的隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機(jī)性。通過分析得到失諧葉盤的模態(tài)局部化和振動(dòng)響應(yīng)局部化，進(jìn)行失諧葉盤振動(dòng)可靠性計(jì)算時(shí)，考慮流-固耦合場(chǎng)之間的相互影響以及材料屬性，針對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算方法的不足，提出一種計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，保證其精度，提高其計(jì)算速度和效率，

本發(fā)明考慮了葉盤的失諧情況，提出了一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，其具體過程如下：

a、通過改變各個(gè)葉片的彈性模量來模擬葉片失諧；

b、確定葉盤失諧可靠性分析的基本參數(shù)作為隨機(jī)輸入變量；

c、對(duì)影響因素中流-固耦合載荷間傳遞過程進(jìn)行分析；

d、在流-固耦合載荷影響下對(duì)失諧葉盤進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析獲取葉盤振動(dòng)可靠性分析的基本參數(shù)；

e、構(gòu)建失諧葉盤振動(dòng)可靠性分析的多重響應(yīng)面法數(shù)學(xué)模型；

f、采用多重響應(yīng)面法對(duì)失諧葉盤進(jìn)行振動(dòng)可靠性的分析；

g、對(duì)多重響應(yīng)面法進(jìn)行有效性驗(yàn)證。

所述的一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，所述的步驟a中，葉盤結(jié)構(gòu)的失諧主要源于各種因素導(dǎo)致的葉片間的差別，通過改變?nèi)~片彈性模量來模擬葉片的失諧，并把失諧當(dāng)成隨機(jī)影響因素進(jìn)行考慮。

所述的一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，所述的步驟b中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤振動(dòng)故障分析，確定影響失諧葉盤振動(dòng)可靠性的外部載荷因素和本身結(jié)構(gòu)性能參數(shù)。

所述的一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，所述的步驟c中，利用ANSYS軟件內(nèi)部程序通過插值法將流體分析得到的氣動(dòng)壓力數(shù)據(jù)傳遞給葉盤結(jié)構(gòu)，利用單元形函數(shù)與單元節(jié)點(diǎn)位移得到分析對(duì)象所需的數(shù)值，將其作為輸入載荷，通過有限元軟件的借口傳遞到葉盤上，通過單元形函數(shù)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)場(chǎng)的分析。

所述的一種計(jì)算失諧葉盤振動(dòng)可靠性的多重響應(yīng)面法，所述的步驟d中，在步驟c中流-固耦合載荷影響下，對(duì)葉盤進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析，對(duì)模態(tài)局部化進(jìn)行定性描述，通過瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算出各葉片隨時(shí)間變化的變形、應(yīng)力和應(yīng)變值，為失諧葉盤振動(dòng)可靠性的計(jì)算提供參數(shù)。