航空發動機結構可靠性多元建模及仿真理論與方法研究

《航空發動機結構可靠性多元建模及仿真理論與方法研究》是依託東北大學，由謝里陽擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：航空發動機結構可靠性多元建模及仿真理論與方法研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：謝里陽
• 依託單位：東北大學

中文摘要

傳統疲勞理論缺乏統一處理多機理耦合、多部位損傷及多構件關聯的方法，傳統可靠性模型未能全面反映載荷歷史、強度退化、結構特徵等要素。針對航空發動機及其關鍵零部件疲勞可靠性設計與評估，研究載荷歷程不確定性分層表征方式、低周-高周-超高周疲勞三種失效機理之間的相互作用和機率競爭關係、廣布損傷結構的尺度效應、複雜載荷歷程下的強度退化統計規律等，在機率框架下統一處理多部位、多機理疲勞問題，實現不同失效機理疲勞損傷演化和壽命預測模型的統一及可靠性模型的統一。基於系統論思想，藉助多層統計分析等數學工具和隨機事件之間的條件獨立原理，立足於對失效機理和失效模式的科學表述，創新系統可靠性建模途徑，建立統一表達多影響因素、多失效模式複雜零部件及系統的多元可靠性模型，發展仿真技術，精確反映可靠性的時間屬性（載荷統計風險效應、部件性能退化）、空間屬性（載荷巨觀不確定性、部件結構特徵）和關聯屬性（失效相關性）。

結題摘要

機械系統及其零部件的可靠性是航空發動機極其重要的質量指標。對於航空發動機疲勞可靠性評估問題，傳統疲勞可靠性理論缺乏統一處理多機理並、多部位損傷及多構件關聯等問題的方法。傳統可靠性模型不能全面反映載荷不確定性、材料強度退化、結構多部位損傷效應、零部件之間的失效相關性等要素。針對航空發動機的隨機載荷環境及其關鍵零部件的多軸應力狀態，發展、完善了疲勞可靠性設計與評估方法。重點研究並提出了載荷歷程不確定性的結構性表征方式、關鍵零部件低周-高周-超高周疲勞三種失效機理之間的相互作用和機率競爭關係模型、廣布損傷結構的尺度效應、複雜載荷歷程下的強度退化統計規律、多軸應力狀態下的壽命預測方法等，在機率框架下統一處理多部位、多機理疲勞問題，實現了不同失效機理的疲勞損傷演化和壽命預測模型的統一及可靠性模型的統一。基於系統論思想，藉助多層統計分析等數學工具和隨機事件之間的條件獨立特性及全機率計算原理，立足於對失效機理和失效模式的科學表述，建立了統一表達多影響因素、多失效模式複雜零部件及系統的多元可靠性模型。同時，進行了詳細的動力學分析、發展了高效可靠性仿真技術，精確反映可靠性的時間屬性（載荷統計風險效應、部件性能退化）、空間屬性（載荷巨觀不確定性、部件結構特徵）和關聯屬性（失效相關性）。 該項目發展、完善了航空發動機載荷歷程及其不確定性表征方法，為可靠性評估創建了良好開端；採用的系統層可靠性建模方法，避免了傳統建模程式處理零部件失效相關性的困難，有普遍套用價值；項目提出的材料強度退化規律測試原理及數據擬合方法，綜合了早期失效信息，彌補了過往方法的不足；建立的齒輪傳動系統可靠性模型，更新了從可靠性分析角度對系統類型的認識；提出的基於虛擬/經驗大數據的超小樣本右截尾壽命數據條件下的可靠性評估方法，顯著提高了Weibull分布的套用價值。