涡轮泵转子工作转速的模糊可靠性确定方法及其应用

针对涡轮泵转子共振失效的特点,分析了转子工作状态超界的隶属函数,详细讨论了隶属函数中有关参数的确定方法,建立了转子工作转速模糊可靠性计算模型,推导出工作转速的计算公式,并与常规的工作转速确定法进行了比较。     

竞争风险模型下变环境的发动机叶片可靠性分析

针对航空发动机转子叶片的恶劣工况导致其存在多种故障模式,各种故障的失效与使用环境紧密关联,给航空发动机转子叶片的可靠性分析或风险控制带来了难度这一问题,从转子叶片的磨损和裂纹两种主要故障模式特点出发,研究了变环境下的转子叶片磨损故障模型和疲劳裂纹故障模型,提出了一种基于竞争风险模型的转子叶片可靠性分析方法,并给出了求解算法;以某高压涡轮转子叶片为例进行了分析研究.结果表明:在可靠性分析中采用单个故障模型比竞争风险模型风险更大;且在竞争风险模型下,如果不考虑推力环境的影响,以不可靠度要求0.1为例,相应风险增加了33%,验证了所提方法的实用性.      

涡轮泵长程寿命的模糊可靠性设计和评估

根据涡轮泵的主要失效模式,建立了涡轮泵模糊可靠性设计方法。即对各部件进行模糊可靠性分配,再对涡轮叶片静强度、转子工作转速、转子轴疲劳强度、端面密封及轴承进行模糊可靠性设计,从而获得涡轮泵整机的可靠度。此处基于涡轮泵寿命服从威布尔分布,用模糊可靠性理论推导出涡轮泵长程寿命的可靠性评估公式。实例验算表明,评估值与预估值一致,设计与评估方法可行。     

基于模糊故障树和因子化分析的重复使用火箭发动机失效模式

为确定发动机薄弱环节,指导重复使用火箭发动机可靠性设计,以航天飞机主发动机为研究对象,通过模糊故障树分析法和因子化分析法对发动机主要组件的关键失效模式进行研究.结果表明:模糊故障树分析法给出关键重要度最高的底事件为由剥落、凹坑、磨损和腐蚀致高压氧化剂涡轮泵的轴承失效;因子化分析法通过考虑风险、时间和概率3种因素综合评估出发动机系统中的综合因子最高的失效模式为涡轮叶片失效.      

基于模糊失效的转轴振动可靠性评估

转轴振动可靠性计算中存在着大量的模糊信息,如何通过这些模糊信息获得模糊安全事件--不发生共振的隶属函数,是计算模糊共振可靠度的关键.文中将共振区域模糊化,构建了转轴振动的模糊共振区域及相应的隶属函数,并将其应用于转轴的振动可靠性计算,得到了合理的计算结果.研究与实践均表明,将模糊方法引入转轴乃至其它机件的振动可靠性评估和设计是可行的.     

随机模糊测试的确定性

论述了模糊测试确定性和随机模糊测试确定性的概念,以及测试确定性、征兆－成因隶属函数与随机征兆信号概率密度函数之间的关系。建立了随机模糊测试系统的模型。在此基础上提出了模糊测试确定性的量化指标——确定度测试的计算公式,分析了它与征兆－成因隶属函数的关系;分析计算了随机征兆信号的概率密度函数对隶属函数和测试确定度的影响。     

基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法

为了更有效、直观地对航空发动机的振动状态进行实时监控,运用信息熵和模糊支持向量机(FSVM)方法,建立了基于信息熵距和FSVM隶属度的转子振动状态评估方法。研究了振动信号的信息熵特征,提出了可以表示转子振动状态的指标—信息熵距;通过模糊支持向量机(FSVM)确定模糊隶属度矩阵,将模糊隶属度矩阵与信息熵距相结合,建立了一个多参数的转子振动状态评估模型;应用此模型对转子振动信号进行系统分析和定量计算,验证了该方法用于转子振动状态评估是有效、可行的。      

基于人员和环境因素定量化的检测可靠性

飞机检查间隔的制定需要检测可靠性提供支持,然而检测可靠性的评估受到检测过程中诸多因素的影响。其中,人员、环境这2类因素具有多维指标且水平难以量化的特点,对其开展定量建模难度较大。针对该问题,在利用HF因子对2类因素影响进行量化评估的基础上,建立了考虑人员和环境影响的检测可靠性模型。首先,对HF因子开展特征分析并结合A400M检测数据提出其数学模型,同时采用考虑工作经验和作业光照而开展的检测试验数据进行验证。其次,通过模糊综合评价进行2类因素水平的综合量化;在此基础上,建立该综合量化结果与HF因子模型之间的映射关系。最后,以平板裂纹目视检测数据为例进行了应用分析,验证了模型的适用性和有效性。所提出的检测可靠性模型有潜力在保证结果准确性的前提下降低试验成本。     

涡轮盘持久及低周疲劳寿命可靠性评估

为评估涡轮盘持久及低周疲劳寿命可靠性,考虑涡轮盘材料及载荷的分散性,采用响应面法与蒙特卡洛法相结合的方法,建立涡轮盘持久寿命可靠性分析模型。对给定中间以上状态工作时间400 h的涡轮盘进行持久寿命可靠度计算,并考察应力松弛效应对涡轮盘持久寿命的影响。在持久寿命可靠性分析的基础上,根据Miner线性累积损伤理论,对考虑蠕变损伤的涡轮盘低周疲劳寿命进行可靠性评估。结果表明,该涡轮盘满足400 h持久寿命、寿命安全系数1.5,及1 500周低周疲劳寿命、寿命安全系数2.0的使用要求。     

模糊随机可靠性灵敏度分析方法

 依据模糊随机可靠性灵敏度的基本概念,提出了模糊随机可靠性灵敏度分析的通用数字模拟法,推导了模糊随机可靠性灵敏度数字模拟解的方差和变异系数的计算公式。当模糊变量的隶属函数为正态型时,可以将模糊随机可靠性灵敏度转化为随机可靠性灵敏度,并利用复合函数求导法则求解模糊随机失效概率对正态型隶属函数分布参数的灵敏度。对于工程中常用的对称三角型隶属函数,提出了两种近似等价正态化变换基础上的模糊随机可靠性灵敏度分析方法,这两种将对称三角型隶属函数近似等价为正态型的方法分别是“3σ规则”法和“最大最小”法。算例结果表明：由于“最大最小”法比“3σ规则”法所得的等价正态隶属函数能在形状上更好地近似对称三角型隶属函数,因而“最大最小”变换法更适用于对称三角型隶属函数情况下模糊随机可靠性灵敏度的近似计算。