Motè avyon yo se tipik sistèm jeni konplèks ak miltidisiplinè kwa-koupe ak milti-eleman kouti fò. Yo travay anba tanperati ki wo, presyon ki wo, gwo vitès, ak milti-jaden chaj/anviwònman, epi yo dwe satisfè kondisyon trè wo pou itilize tankou vyolans segondè, pwa limyè, lavi long, ak fyab segondè. Yo se pwodwi ekstrèm ak gwo difikilte nan devlopman. Kòm eleman debaz la nan motè avyon, entegrite nan estriktirèl ak disponiblite nan estrikti a rotor yo se lyen ki pi fèb nan konsepsyon motè avyon ak konstriksyon an restriksyon sou devlopman motè.
Sou yon bò, se sistèm nan estriktirèl sibi piman bouk ak konplèks aerodynamic, mekanik ak tèmik charj, pandan y ap mekanik (gaz-chalè-solid) reyaji ak kontrenn ak materyèl, pwosesis ak lòt disiplin; Nan lòt men an, lavi a estriktirèl montre dispèsyon gwo, pandan y ap vòl san danje mande pou yon pwobabilite echèk ki ba. Nan moman sa a, tradisyonèl teknoloji konsepsyon detèmine fè fas a anpil defi. Konsepsyon probabilist, kòm yon metòd konsepsyon amann, ka quantifier risk, diminye pwa ak diminye depans pandan y ap satisfè kondisyon fyab. Li se youn nan teknoloji ki pi prometteur kle yo rezoud konstriksyon an nan devlopman avanse motè avyon. Motè konsepsyon estriktirèl devlopman
Te konsepsyon estriktirèl AeroEngine ale nan pwosesis la devlopman nan konsepsyon fòs estatik, konsepsyon lavi ki an sekirite, detèmine konsepsyon tolerans domaj ak konsepsyon estriktirèl probabilist.
Prensipal pwen depa nan konsepsyon fòs estatik se ke estrikti a pa kraze anba chaj la konsepsyon bay; Apre chaj la itilize, pa gen okenn vizib deformation pèmanan apre dechaje. Pou yon tan long nan tan lontan an, akòz chay la motè ti, nivo a estrès nan estrikti a te trè ba, ak kondisyon yo ki pou lavi sa a ki estriktirèl yo pa t 'wo, ak konsepsyon nan fòs estatik te kapab satisfè kondisyon yo ki konsepsyon.
An 1954, Britanik "komèt" avyon an te eksploze ak te fè aksidan nan lanmè a. Kòz la nan aksidan an te domaj nan ka zo kase ki te koze pa efè a fatig nan estrikti a metal nan karleng la avyon. Sa montre ke konsepsyon pati estriktirèl dapre estatik fòs pa ka garanti sekirite yo nan itilize, ak pwoblèm nan nan lavi sèvis ki an sekirite dwe konsidere nan konsepsyon estriktirèl. Apre aksidan an, metòd lavi sekirite a te adopte nan konsepsyon estriktirèl motè avyon yo.
Site nan konsepsyon lavi ki an sekirite se asime ke estrikti a se yon kò inifòm kontinyèl san domaj. Paske materyèl la gen yon dispèsyon sèten, konsepsyon an estriktirèl nan jeni souvan detèmine lavi a mwayèn nan estrikti a nan eksperyans, ak konbine eksperyans bay yon koyefisyan pi gwo dispèsyon, ak Lè sa a, jwenn lavi ki akseptab nan estrikti an.
Ministè Britanik la nan defans estanda (def stan 00-971) mande pou koub la ak yon fyab nan 99.87% (sètadi -3 σ) dwe pran kòm koub la SN ki koresponn a lavi a ki an sekirite. Turbojet Aviyasyon Ameriken an ak Turbofan Engine Jeneral spesifikasyon (MIL-E -5007 D) presize ke estrikti a tipik nan motè a adopte yon konsepsyon lavi ki an sekirite, ak fòs ki akseptab la ak karakteristik lavi nan materyèl la ki baze sou -3 σ, ak nivo konfyans ki koresponn lan se 95%, gade Figi 1. Administrasyon Aviyasyon (FAA) nan Etazini mande pou lavi a nan pati rotor tankou kompresè ak disk turbine dwe detèmine lè l sèvi avèk metòd la konsepsyon lavi ki an sekirite; Règleman yo navigab Jar-e nan Ewopeyen an Joint Aviyasyon Otorite tou ladann ke lavi a nan pati motè rotor dwe detèmine pa metòd la lavi ki an sekirite.
Metòd konsepsyon lavi san danje a pran an kont dispèsyon pwopriyete mekanik materyèl estriktirèl motè yo, epi etabli yon fyab segondè nan yon pèspektiv probabilist pou asire sekirite estrikti a pandan sèvis la. Sepandan, estrikti aktyèl la dwe gen ladan premye domaj tankou enklizyon, twou (fant), ak kavite. Se poutèt sa, metòd la konsepsyon lavi san danje pa garanti sekirite a ak disponiblite nan estrikti a;
Anplis de sa, konsepsyon nan lavi ki an sekirite se yon metòd konsepsyon trè konsèvatif. Anba nivo konfyans 95% aktyèl la ak 99.87% fyab, li posib ke se sèlman youn nan 1, 000 estrikti yo pral gen fant yo espesifye, ak lòt la 999 ap tou ap konsidere yo te rive nan lavi sa a ki fatig ak retire nan sèvis, ki kapab lakòz yon gwo fatra. Li estime ke plis pase 80% nan disk yo ki fèt lè l sèvi avèk metòd la lavi ki an sekirite toujou gen yon lavi nan 10 fwa oswa plis apre yo te trete, kidonk li nesesè yo devlope plis konsepsyon ekonomik ak metòd evalyasyon.
Konsepsyon tolerans domaj determinist ka rezoud pwoblèm yo sekirite ak ekonomi nan konsepsyon estrikti motè. Metòd sa a diferan de metòd konsepsyon lavi san danje. Li sipoze ke gen domaj oswa ti fant nan materyèl la, epi yo pral piti piti elaji anba aksyon an nan charj fatig, evantyèlman ki mennen ale nan echèk estriktirèl. Konsepsyon tolerans detèmine domaj detèmine sik la antretyen ak maksimòm gwosè krak ki akseptab nan estrikti a ki baze sou kondisyon sa yo itilize, pwopriyete materyèl ak kondisyon antretyen nan estrikti a, kontwole domaj yo materyèl estriktirèl ak ekstansyon domaj nan yon seri rezonab [7], ak efektivman amelyore efikasite ekonomik la nan antretyen estrikti motè.
US Air Force Engine Entegrite Entegrite a (MIL-STD -1783) klèman deklare ke konsepsyon tolerans domaj, tès ak kontwòl yo ta dwe te pote soti sou pati kle zo kase motè detèmine sik la antretyen nan estrikti an. Sepandan, metòd la konsepsyon detèmine domaj tolerans se difisil avèk presizyon konsidere enpak la nan divès kalite faktè o aza sou dispèsyon lavi, epi yo pa ka predi avèk presizyon pwobabilite a echèk nan estrikti a ak sansiblite a nan paramèt yo opinyon.
Kritè yo, lwa ak metòd etidye ak etabli nan pwosesis la konsepsyon motè pi wo a yo tout determinist, se sa ki, pwopriyete materyèl, pwosesis manifakti, itilizasyon misyon ak lòt paramèt itilize valè fiks, ki pa ka predi avèk presizyon lavi a fatig nan estrikti an. Se poutèt sa, li difisil a optimize ak balanse pwa a estriktirèl, sèvis lavi ak kritè konsepsyon, epi li enposib bay yon endèks fyab quantitative. Kondisyon nan lavi ak fyab se yon karakteristik enpòtan nan konsepsyon motè modèn, ak konsepsyon estriktirèl probabilist se yon metòd konsepsyon enpòtan asire estriktirèl fyab.
Metòd la konsepsyon estriktirèl probabilist kwè ke aktyèl chaj la ekstèn aji sou estrikti a ak kapasite aktyèl la pote nan estrikti a yo tou de kantite probabilist. Li enposib bay valè egzak pandan konsepsyon. Yo rele yo varyab o aza oswa pwosesis o aza, ki obeyi yon distribisyon sèten. Pran sa a kòm pwen an kòmanse pou konsepsyon estriktirèl [10] ka pi byen konfòme yo ak reyalite objektif. Nan rechèch la nan entegre High Pèfòmans Turbine Engine Teknoloji Pwogram (IHPTET), Etazini yo pwopoze yon metòd konsepsyon probabilist ak etabli yon sistèm konsepsyon probabilist (PDS) pou sistèm nan rotor, ki redwi rezèv la konsepsyon estriktirèl nan yon nivo fyab akseptab ak asire yon balans relatif ant sekirite ak kapasite travay, jan yo montre nan figi 2. Probabilist segondè fatig sik nan lam kòm youn nan teknoloji yo kle. Pwogram entegrite estriktirèl motè ameriken an (MIL-HDBK -1783 B) te fè remake tou ke lè l sèvi avèk Marge konsepsyon probabilist olye pou yo faktè sekirite tradisyonèl oswa Marge detèmine ka plis presizyon reprezante chanjman ki fèt nan repons eleman. FAA nan Etazini yo te ankouraje aplikasyon an nan konsepsyon estriktirèl probabilist nan jaden an nan aviyasyon sivil, ranplase FAR33.14 ak kloz la navigab FAR33.70, se sa ki, se konsepsyon tolerans probabilist te pote soti pou motè pati ki limite lavi, ak nivo a risk echèk detèmine lè yo konpare ak risk la konsepsyon sib.
Yo nan lòd yo satisfè kondisyon yo ki pèfòmans nan motè avyon avanse, plis ak plis nouvo materyèl tankou alyaj poud, konpoze intermetallic, materyèl seramik, materyèl konpoze, elatriye yo toujou ap émergentes. Materyèl sa yo gen amelyorasyon evidan sou alyaj metal tradisyonèl nan sèten pwopriyete tankou fòs, estrès, dansite, elatriye, men gen anpil faktè ensèten ak nouvo mòd echèk nan pwopriyete materyèl yo, ak itilize nan metòd konsepsyon determinist pral pwodwi devyasyon gwo. Se poutèt sa, li se pi plis nesesè yo adopte metòd konsepsyon probabilist pou estrikti motè tipik anba nouvo materyèl, nouvo estrikti, ak nouvo sistèm pwosesis. Teknoloji kle pou konsepsyon probabilist nan estrikti motè tipik
1. Probabilistic model of random factors (1) Load dispersion Aircraft engines, especially military engines, have to complete a large number of flight missions such as cruising, simple stunts, complex stunts, formations, attack and interception, resulting in a large dispersion of the working loads of the engine structure, such as mechanical loads, aerodynamic loads, and temperature loads. Kreyasyon an nan modèl la pwobabilite chaj motè bezwen yo dwe konbine avèk teknoloji chaj pwosesis spectre, ak prensip la konvèsyon domaj tankou spectre chaj motè ak spectre chaj estriktirèl yo ta dwe etidye. Pa kolekte ak trete motè jaden spectre nan chaj vòl ak spectre tès, se lwa a varyasyon chaj nan estrikti a motè tipik sou tan, epi li se teyori a estatistik itilize yo etabli travay yo chaj pwobabilite karakteristik estatistik nan estrikti a motè tipik.
(2) dispèsyon materyèl diferans ki genyen nan pwosesis preparasyon materyèl estriktirèl motè mennen nan dispèsyon nan paramèt pèfòmans materyèl mekanik (tankou modèl elastik, rapò Poisson a, estrès-souch koub, elatriye); An menm tan an, akòz konpleksite nan teknoloji a pwosesis, pwopriyete yo materyèl nan diferan pati nan estrikti a motè tipik yo tou siyifikativman diferan. Se poutèt sa, li nesesè konbine done tès la nan echantiyon materyèl estanda ak pati simulation karakteristik nan diferan pati nan estrikti a etabli yon modèl pwobabilite verifye pa eksperyans.
Pou egzanp, fè fas ak dispèsyon nan materyèl la siklik estrès-souch relasyon, souch lan ka dekonpoze nan eleman souch elastik ak konpozan souch plastik, ak ekwasyon lineyè nan eleman souch elastik, konpozan souch plastik ak estrès yo etabli respektivman. Ekwasyon ki anwo yo se randomized ak modèl la pwobabilite nan estrès siklik-souch etabli pa metòd retou annaryè, jan yo montre nan Figi 3. (3) Pwosesis dispèsyon dispèsyon pwosesis refere a dispèsyon nan estriktirèl ki te koze pa faktè o aza tankou preparasyon materyèl, metòd pwosesis, ak teknoloji deteksyon.
Premye domaj domaj. Pou metòd preparasyon materyèl tankou tou, tankou, Distribisyon, ak cho isostatik peze, nimewo a, pozisyon, ak gwosè nan domaj inisyal tankou enklizyon, twou, ak kavite nan materyèl la yo tout o aza, jan yo montre nan Figi 4. Jeyometrik dimansyon Randomness. Dimansyon yo jewometrik nan estrikti motè tipik yo o aza akòz enstabilite a nan teknoloji pwosesis mekanik. Pou sa ka fèt, li nesesè detèmine kle paramèt yo dimansyon jewometrik nan estrikti motè tipik nan analiz sansiblite, ak fè estatistik sou dimansyon yo kle jewometrik etabli karakteristik distribisyon pwobabilite yo.
Rezidyèl estrès owaza. Enstabilite nan teknoloji pwosesis tankou motè estrikti teknoloji tretman sifas (tankou piki peening, ranfòse lazè), teknoloji tretman chalè (tankou solisyon solid, aje) ak lòt pwosesis (tankou soude friksyon lineyè, soude gwo bout bwa elèktron) mennen nan estrès rezidyèl o aza sou sifas la ak andedan nan estrikti a. Modèl la pwobabilite nan estrès rezidyèl bezwen yo dwe sistematik etidye nan simulation nimerik, enspeksyon pwosesis ak estatistik matematik.
Randomness nan teknoloji deteksyon domaj. Diferan teknoloji deteksyon mennen nan randonès nan gwosè a ak pozisyon nan minimòm domaj la detekte. Pwobabilite ki genyen pou deteksyon domaj (POD) se prezante yo dekri sa a randonès. Pa prepare espesimèn ki domaje ak ase kalite domaj, gwosè ak pozisyon, fè tès deteksyon domaj ak etabli yon modèl matematik nan done yo deteksyon, se koub la POD nan teknoloji a deteksyon jwenn nan pwosesis estatistik.
2. Typical engine structure Typical engine structures (such as turbine blade structures) are subjected to complex alternating loads/environments of gas-heat-solid multi-fields, and their failure modes are mostly composite fatigue failures, such as fatigue-creep, thermomechanical fatigue, high-low cycle composite fatigue, etc. Therefore, the composite fatigue failure probability model of typical engine structures under complex loads/environments based on experiments has Vin yon teknoloji kle pou konsepsyon probabilist nan estrikti motè. Li nesesè pou konbine rechèch teyorik ak verifikasyon eksperimantal revele mekanis nan mòd echèk konpoze nan estrikti motè tipik anba charj konplèks/anviwònman ak devlope korespondan konpoze metòd prediksyon lavi fatig. Konbine avèk dispèsyon nan charj, materyèl, ak pwosesis, yon konpoze fatig echèk modèl pwobabilite nan estrikti motè tipik ki te verifye pa eksperyans etabli.
Fòs estriktirèl la ak gwoup rechèch miltidisiplinè optimize nan Beijing University of Aewonautik ak astronotik pran ki gen kapasite a turbine wo-presyon nan motè a WP7 (te fè nan GH33) kòm objè a etidye ak devlope yon seri modèl pwobabilite ak metòd konsepsyon pa gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo, ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo, ki gen ladan yo ki gen ladan yo ki gen ladan yo, ki gen ladan yo ki gen ladan yo, ki gen ladan yo ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo, ki gen ladan yo ak dra yo, ki gen ladan yo, yo te fè yon ti bout tan ki gen ladan yo ki te gen yon ti tan ki gen ladan yo ki te fè fas ak décou. Pwopriyete nan konsepsyon aplikasyon pou (Figi 5). 3. Teknoloji analiz analiz probabilist
Konsepsyon probabilist nan estrikti motè tipik enplike nan disiplin anpil ak estrikti konplèks. Dirèkteman lè l sèvi avèk metòd nimerik yo rezoud echèk la estriktirèl pwobabilite/fyab pral rezilta nan tan kalkil twò lontan. Se poutèt sa, etabli yon estriktirèl metòd analiz repons probabilist se yon teknoloji kle pou konsepsyon an probabilist nan estrikti motè tipik.
Kounye a, se metòd la sifas repons konbine avèk metòd la Monte Carlo souvan itilize fè analiz estriktirèl repons pwobabilite, ak yon seri gwo efikasite ak segondè-presizyon metòd analiz repons pwobabilite apwopriye pou estrikti motè tipik yo devlope yo rezoud pwoblèm nan nan kalkil masiv nan analiz pwobabilite estriktirèl. Metòd pou pran echantiyon tankou metòd ipèrkube Latin lan, metòd karlo kazi, Carlo, echantiyon santral Latin, ak echantiyon enpòtan ka itilize; Metòd modèl apwoksimatif tankou rezo neral, modèl Kriging, ak sipò machin vektè ka chwazi (Figi 6).
1. Analiz Random Faktè Sansiblite
Atravè analiz la sansiblite nan faktè o aza, sou men nan yon sèl, faktè prensipal yo ki afekte dispèsyon nan lavi estriktirèl ka detèmine, bay yon baz konsepsyon pou konsepsyon an probabilist nan estrikti motè tipik; Nan lòt men an, varyab o aza ak endikatè ki ba sansiblite nan konsepsyon pwobabilite estriktirèl ka trete nan paramèt detèmine, kidonk ekonomize tan kalkil ak amelyore efikasite solisyon; Konsantre sou dispèsyon nan faktè prensipal yo o aza se pi dirèk ak enpòtan pase lòt faktè nan amelyore presizyon nan solisyon nan pwobabilite echèk estriktirèl/fyab.
5. motè tipik estrikti pwobabilite konsepsyon sistèm vise nan Aviyasyon peyi mwen an motè sistèm pwosesis materyèl, etabli yon motè aviyasyon tipik estrikti pwobabilite konsepsyon platfòm ak dwa pwopriyete entelektyèl endepandan se tou yon teknoloji kle pou konsepsyon estrikti motè konsepsyon. Realizasyon an nan estrikti nan estrikti motè probabilist platfòm mande pou yon gwo kantite kalkil repete. Chak chanjman nan modèl la jewometrik pandan pwosesis la kalkil pral lakòz done yo analiz tankou may la ak kondisyon fwontyè chanje kòmsadwa. Se poutèt sa, teknoloji a koneksyon ant modèl la jewometrik ak modèl la analiz, rekonstriksyon an otomatik nan may la ak loading la otomatik nan may la se difikilte teknik ki bezwen rezoud.
Pou egzanp, fòs la estriktirèl ak miltidisiplinè gwoup rechèch optimize nan Beihang Inivèsite sèvi ak blòk vityèl ranplase estrikti konplèks jewometrik yo etabli fleksib milti-blòk may, entwodwi kontrent yo nan pwen disip yo reyalize rekonstriksyon an may nan pwoblèm jewometrik nan optimize iterasyon an, ak solvasyon ki gen anpil pwoblèm yo ki gen rapò ak mélésismisment nan mélés. Jan yo montre nan Figi 7. Avèk sipò nan Pwogram Nasyonal Defans 973 la, fòs la estriktirèl ak miltidisiplinè gwoup rechèch optimize nan Inivèsite Beihang pwopoze ak etabli yon disk pwosesis konsepsyon turbine ki baze sou pwosesis la konsepsyon determinist nan disk turbine, ak okòmansman etabli premye turbine disk la estriktirèl sistèm konsepsyon probabilist (TPDS) nan peyi Lachin. Li gen ladan fonksyon prensipal yo nan pwosesis spectre chaj, pwosesis o aza varyab, modèl jewometrik, analiz mòd echèk ak konsepsyon pran desizyon, ak entegre lojisyèl komèsyal tankou UG, ANSYS, ak MATLAB, jan yo montre nan Figi 8. Plizyè aspè ki bezwen yo dwe plis etidye
Te teknoloji a konsepsyon probabilist nan estrikti motè tipik vin youn nan teknoloji yo ki pi prometteur kle yo rezoud konstriksyon an nan rechèch motè avanse ak devlopman. Li se piti piti yo te itilize nan devlopman nan pati kle nan avanse aero-motè nan peyi Lachin. Li te aplike lokalman ak efè a ap kòmanse montre. Nan pwochen etap la nan devlopman, travay rechèch la sa yo bezwen yo dwe apwofondi ak ranfòse.
1. Materyèl-pwosesis-estrikti probabilist konsepsyon entegre konsepsyon estriktirèl, materyèl, ak entegrasyon pwosesis ak iterasyon yo se chemen yo fondamantal amelyore nivo a nan avanse devlopman aero-motè. Aplikasyon an efikas nan motè teknoloji konsepsyon estriktirèl probabilist se inséparabl soti nan konsiderasyon an entegre nan materyèl ak pwosesis. Se poutèt sa, konsepsyon an probabilist nan estrikti motè bezwen kòmanse soti nan sous la nan konsepsyon, revele mekanis nan enfliyans ak règleman regilye nan tipik estriktirèl manifakti paramèt sansib sou fyab la nan estrikti motè, ak fòme yon metòd konsepsyon probabilist nan estrikti tipik motè ki entegre paramèt manifakti, kidonk etabli teyori a ak metòd nan motè-Process-Probures-Structures-pwodwi ki pa gen okenn.
2. Multidisiplinè konsepsyon optimize ki baze sou fyab konsepsyon estriktirèl la nan aero-motè enplike nan disiplin anpil tankou aerodynamic, materyèl, transfè chalè, estrikti, ak fòs. Disiplin yo makonnen youn ak lòt. Konsepsyon probabilist nan yon disiplin sèl pa ka garanti ke estrikti a ki fèt satisfè kondisyon yo ki fyab nan itilize.
