压气机叶片振动可靠性分析模型及试验验证

摘要

压气机叶片是航空发动机中的重要部件，它能否安全可靠的工作至关重要，受到各种随机因素的影响，它的振动特性和响应往往也会出现随机性，需要采用概率统计的方法对这些随机因素、振动特性和响应进行研究，即压气机叶片的振动可靠性研究；常规的确定性分析以及可靠性分析都是在确定性数学的领域进行的研究，而事物的本身是具有模糊性的，压气机叶片的振动可靠性问题亦然；同时，叶片振动可靠性研究中还存在着缺少试验研究的问题。在这样的背景下，文中开展的研究内容主要有以下几点：
　　首先，系统地总结了叶片振动综合可靠性的研究现状与存在的问题，考虑共振与振幅过载，将压气机叶片振动综合可靠性分为压气机叶片的抗共振可靠性和抗振幅过载可靠性，采用了响应面—蒙特卡洛模拟的方法，建立了压气机叶片振动综合可靠性分析模型与方法，此外，基于模糊可靠性理论，考虑到共振准则的模糊性以及振幅过载准则的模糊性，引入相应类型的隶属函数，建立了叶片振动综合模糊可靠性分析模型。
　　开展了叶片振动可靠性的试验，根据叶片特征尺寸的分布拟合结果以及实际加工的精度限制，并基于二次回归正交组合试验设计法设计了试验点，进行叶片抗共振可靠性试验和叶片抗振幅过载可靠性试验；采用逐步检验并剔除不明显变量的回归拟合技术对试验数据进行处理，得到振动可靠性功能函数的响应面，并对它们进行了蒙特卡洛模拟，获得试验条件下的叶片振动可靠性。
　　开展了模型验证工作：可靠性数值分析结果与试验结果相吻合，验证了本文所建立的可靠性分析模型与方法的有效性；模糊可靠性数值分析结果与试验结果不仅吻合较好，且在考虑共振及振幅过载准则模糊性的情况下，计算精度优于不考虑模糊的情况。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

注释表

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究进展状况

1.3本文的主要研究内容

第二章 压气机叶片振动综合可靠性分析模型

2.1引言

2.2压气机叶片振动综合可靠性分析模型与分析方法

2.3叶片振动模糊可靠性研究

2.4本章小结

第三章 平板叶片振动可靠性试验研究

3.1引言

3.2叶片几何参数的概率描述

3.3试验件安排

3.4叶片抗共振可靠性试验研究

3.5叶片抗振幅过载可靠性试验研究

3.6振动试验综合可靠度

3.7叶片比例阻尼的确定

3.8本章小结

第四章 压气机叶片振动综合可靠性分析与验证

4.1引言

4.2平板叶片可靠性分析仿真方法与流程

4.3平板叶片振动综合可靠性仿真分析与验证

4.4平板叶片振动综合模糊可靠性分析与验证

4.5本章小结

第五章 全文总结和展望

5.1本文主要工作总结

5.2展望

参考文献

致谢

在攻读硕士学位期间发表的主要论文

附录一 试验安排与响应面拟合

1.1试验件安排

1.2抗共振可靠性功能函数响应面拟合

1.3抗振幅过载可靠性功能函数响应面拟合

附录二 叶片比例阻尼系数

附录三 分布的抽样确定

3.1平板叶片固有频率分布确定

3.2平板叶片位移响应分布确定