機械動態裝配可靠性設計方法研究

《機械動態裝配可靠性設計方法研究》是依託北京航空航天大學，由白廣忱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：機械動態裝配可靠性設計方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：白廣忱
• 項目類別：面上項目

項目摘要

圍繞航空發動機葉尖徑向運行間隙的確定性設計亟待轉變為機率設計的現實工程背景，拓展出複雜機械動態裝配可靠性設計這一國際空白的研究方向，凝練出其中的關鍵科學問題加以研究，主要包括：研究結構動態回響機率分析的極值回響面方法、多對象、多學科協同回響機率分析的分散式協同回響面方法、分散式協同極值回響面方法，實現複雜機械動態裝配可靠性分析，並以航空發動機葉尖徑向運行間隙的機率分析實例進行驗證；研究基於分散式協同回響面的多對象、多學科協同機率最佳化方法，實現複雜機械動態裝配可靠性最佳化設計和動態裝配模糊可靠性最佳化設計，並以航空發動機葉尖徑向間隙的動態機率最佳化設計實例進行驗證；建立機械動態裝配可靠性設計系統，為進行複雜機械動態裝配可靠性設計提供軟體工具。本項目解決機械動態裝配可靠性分析和動態裝配可靠性最佳化設計的關鍵問題，為進行複雜機械動態裝配可靠性設計提供有效途徑，具有重要的學術意義，也有現實的套用前景。

結題摘要

圍繞航空發動機葉尖徑向運行間隙的確定性設計亟待轉變為機率設計的現實工程背景，提出了機械動態裝配可靠性的概念，拓展出機械動態裝配可靠性設計這一新研究方向，攻克其中的關鍵的科學問題，主要包括：機械結構動態回響機率分析的回響面方法、極值回響面方法；多對象、多學科、多模型的協同回響機率分析的分散式協同回響面方法、分散式協同極值回響面法；基於極值回響面的機械結構機率最佳化方法和模型；基於分散式協同回響面的多對象、多學科、多模型協同機率最佳化方法和模型；以航空發動機高壓渦輪裝配對象徑向變形和葉間徑向間隙的機率分析和最佳化設計為例，實現結構回響的機率分析與最佳化設計以及機械動態裝配關係的機率分析與最佳化設計。研究了基於支持向量機回響面的機械結構機率分析方法，提出了結構動態機率分析的極值回響面方法，並分別建立了二次函式極值回響面和支持向量機極值回響面的數學模型，通過發動機構件變形的動態機率分析對上述方法加以驗證，證明了該方法的高精度及高效率。闡述了機械動態裝配可靠性的概念，提出了多對象、多學科協同機率分析的分散式協同回響面方法和分散式協同極值回響面方法，以航空發動機渦輪葉間徑向間隙的機率分析為例，驗證了理論和方法的有效性。針對機械結構動態可靠性最佳化問題，提出了直接最佳化模型和基於重要度的最佳化模型，並結合數值試驗，驗證了極值回響面方法在非線性/動態最佳化設計中的可行性和有效性，以渦輪盤、葉片和機匣徑向變形的動態可靠性最佳化實例加以驗證。研究了基於分散式協同回響面的多對象、多學科協同機率最佳化方法，建立了機械動態裝配可靠性最佳化的直接最佳化模型、多層最佳化模型、基於重要度的直接最佳化模型和基於重要度的多層最佳化模型，並以航空發動機葉間徑向間隙的動態裝配可靠性最佳化設計為例加以驗證。本項目解決了機械動態裝配可靠性分析和最佳化設計的關鍵問題，為進行複雜機械動態裝配可靠性設計提供了理論、方法和軟體工具，對豐富和發展機械可靠性設計理論和方法具有重要意義。