[發明專利]基于代理模型的雙幅渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化方法

有效

• 申請號: 202110621020.0
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113626942B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 蔣霞;呂震宙;王璐;周易成
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/04;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

本公開提供了一種基于代理模型的雙幅渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化方法，該優化方法包括：建立雙幅板渦輪盤的幾何仿真模型；確定隨機變量和雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命之間的關系；建立雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命可靠性優化設計模型；在擴展空間中采用自適應克里金近似模型構造可靠性約束和目標函數收斂的克里金近似代理模型；在給定的設計參數和可靠度指標下，確定逆設計點，在逆設計點處進行局部抽樣，對收斂的可靠性約束和目標函數的克里金近似代理模型進行更新；基于獲得的約束函數和目標函數的克里金近似代理模型和逆設計點，利用序列優化與可靠性評估法將可靠性優化問題轉換為確定性優化問題求優化解；判斷優化解若收斂，則輸出優化結果。

技術領域

本發明涉及航空發動機技術領域，具體而言，涉及一種基于代理模型的雙幅渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化方法。

背景技術

渦輪盤是航空發動機主要零部件之一，在高溫、高速下工作，所承受的載荷復雜，所處的環境嚴酷，一旦發生破壞性故障將導致嚴重的后果。渦輪盤的壽命在很大程度上決定了航空發動機的壽命。因此，對渦輪盤進行可靠性優化設計可以幫助工程設計人員合理地建立安全容限和控制隨機參數對其安全的影響，使對渦輪盤的壽命預測工作和可靠性分析與實際工作性能更加符合，從而能夠得到既有足夠的安全可靠性、又有最優性能的渦輪盤的設計參數。

現有的雙輻板渦輪盤壽命可靠性結構設計十分少，而現有的渦輪盤的結構設計方法分析過程所需計算量大，耗時時間長。因此，有必要研究一種計算量少、耗時短的雙幅板渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化設計的高效方法。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開實施例的目的在于提供一種基于代理模型的雙幅渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化方法，克里金近似代理模型的更新嵌入設計參數優化搜索的整個過程，隨著設計參數的搜索變更而實時更新，嚴格保證了整個優化過程中克里金近似代理模型的代理精度。

根據本公開的一個方面，提供了一種基于代理模型的雙幅渦輪盤疲勞蠕變壽命可靠性優化方法，該優化方法包括：

建立雙幅板渦輪盤的幾何仿真模型；

根據有限元方法對所述幾何仿真模型進行分析，確定影響雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命的隨機變量，以及隨機變量和雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命之間的關系；

根據確定的隨機變量與雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命之間的關系，以疲勞蠕變壽命的均值最大為設計目標、疲勞蠕變壽命可靠性為約束建立雙幅板渦輪盤的疲勞蠕變壽命可靠性優化設計模型；

在擴展空間中采用自適應克里金近似模型構造可靠性約束和目標函數收斂的克里金近似代理模型；

在給定的設計參數和可靠度指標下，確定逆設計點，在所述逆設計點處進行局部抽樣，采用自適應學習函數識別目標模式，對收斂的所述可靠性約束進行更新，采用基于變異系數的學習函數對目標函數的克里金近似代理模型進行更新；

基于獲得的約束函數和目標函數的克里金近似代理模型和逆設計點，利用序列優化與可靠性評估法將可靠性優化問題轉換為確定性優化問題求解，獲取優化解；

判斷優化解是否收斂，若收斂，則輸出優化結果。

在本公開提供的一種示例性實施例中，所述優化方還法還包括：

若優化解不收斂，則以當前的優化解作為下一迭代中的設計參數的初始值。

在本公開提供的一種示例性實施例中，在擴展空間中采用自適應克里金近似模型構造可靠性約束和目標函數收斂的克里金近似代理模型，包括：

擴展的可靠性空間中采用拉丁超立方抽樣獲得輸入變量的樣本池；