《民機液壓泵典型故障動態演化過程模擬中的關鍵問題》是依託北京航空航天大學，由馬紀明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：民機液壓泵典型故障動態演化過程模擬中的關鍵問題
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：馬紀明
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
民機液壓泵高可靠長壽命的特點導致其壽命試驗周期長、試驗成本高，與裝備的快速研製和綠色製造需求之間的矛盾日益突出。本項目基於虛擬試驗理念，探索液壓泵典型故障（疲勞、磨損、老化）動態演化過程的模擬方法。重點研究時空耦合情況下的多能場/多狀態/多過程統一模型建立問題、模擬過程中物質/能量/信息流的協同設計方法和動態模擬方法。以多領域統一模型和故障過程的基礎模型為依據，研究解決液壓泵故障演化過程模擬中載荷環境分析、失效機理探明和時間離散相關等問題。研究成果不僅有助於實現動態模擬液壓泵故障演化過程的目的，還可以闡明民機液壓泵工作過程中的多能場耦合、多狀態並存、多過程競爭機制，揭示蘊含於其工作過程中的故障演化規律。擴展套用到其他機電系統的故障過程模擬，該項研究對於滿足逐漸嚴格的壽命預計需求、節約試驗成本和實現綠色製造，具有重要的現實意義。
結題摘要
（1） 項目背景 本項目提出時，我國正處於自主研製民用大型飛機的關鍵階段。液壓柱塞泵作為民用飛機液壓系統的核心部件，壽命要求與普通用途飛機相比有大幅提高（通常壽命要求上萬小時，是普通飛機液壓泵壽命的10倍左右）。在如此高的壽命要求之下，採用傳統的壽命試驗和驗證手段，不僅需要耗費大量人力物力，也不能滿足研製進度的要求。本項目開展的針對飛機液壓泵典型故障（磨損、疲勞和老化）演化過程模擬關鍵問題研究，有助於探明液壓泵壽命與影響因素之間的關係，對於液壓泵的壽命預計，以及開展加速壽命試驗，具有現實意義。 （2） 主要研究內容 主要研究內容包括：①基於統一建模語言和接口的液壓泵多領域統一建模方法，建立液壓泵結構/液壓/運動動力學/流場多學科統一模型，為關鍵故障模式演化過程的模擬提供基礎；②基於虛擬樣機的疲勞壽命分析方法，分析疲勞過程與結構參數/工況參數之間的關聯關係；③流場與關鍵摩擦副的油膜特性研究，為磨損壽命分析提供基礎；④基於Archard模型的液壓泵磨損壽命分析；⑤液壓泵壽命影響因素的定性和定量分析，探明液壓泵整體壽命與影響因素之間的關係；⑥液壓泵加速壽命試驗方法，在探明液壓泵壽命影響因素的前提下，與泵研製廠家合作開展加速壽命試驗，驗證研究結果的準確性。 （3） 主要研究成果 針對航空領域廣泛採用的直軸式恆壓變數液壓柱塞泵，研究得到了壽命與影響因素（介質溫度、輸出壓力、輸出流量）之間的相對定量關係。並根據研究結論，指導液壓泵廠家開展了以評價液壓泵壽命為目標的加速壽命試驗。目前，產品已經在我國的大型運輸機主泵的壽命試驗中得到了套用，縮短試驗時間至原來的1/5。 具體成果形式為：①在國內外期刊發表論文10篇，其中SCI檢索3篇，EI檢索2篇，中文核心連載5篇；②獲省部級獎勵1項；③培養畢業碩士研究生5名，在讀博士和碩士研究生2名；④學位論文4部；⑤成果在航空液壓泵研製單位得到了套用，並附有套用證明。 （4） 科學意義 研究成果既可克服民機液壓泵試驗成本高昂、試驗數據匱乏，無成熟壽命評價模型的問題，又能化解液壓泵壽命試驗周期長同快速研製需求之間的矛盾，同時還有助於深入探索液壓泵故障機理和故障演化過程，為高可靠性長壽命液壓泵的設計提供技術基礎。研究結果不僅可以用於民機液壓泵，還可以擴展套用到其他新型高可靠性長壽命機電系統的研製過程。
