航空发动机结构可靠性设计研究进展与展望

刘茜1,2,3,胡殿印2,3,4,王怡4,王荣桥1,3,陈高翔2,4,孔维瀚1(1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院;2.航空发动机结构强度北京市重点实验室;3.中小型航空发动机联合研究中心;4.北京航空航天大学 航空发动机研究院)
摘要:介绍了航空发动机结构可靠性评估与设计的研究现状,分别从航空发动机结构可靠性设计流程、可靠性指标分析、不确定性来源及表征、可靠性度量方法、结构可靠性分析方法及结构可靠性优化设计方法等方面探讨了现有研究的进展、挑战以及发展趋势。航空发动机结构可靠性设计方法应用于工程实践仍存在一定挑战,在多源不确定性建模及传播、数据驱动智能优化、可靠性试验验证、基于MBSE 的可靠性设计等方面需持续开展研究,以期构建以数据驱动、模型主导、仿真试验融合为特征的新一代可靠性设计体系,支撑航空发动机结构可靠性、性能与设计效率的协同提升。
关键词:航空发动机;可靠性设计;不确定性量化;多学科;失效相关

目录介绍

1 航空发动机结构可靠性设计流程及可靠性指标分析

2 多源不确定性分类及表征模型

2. 1 不确定性来源及分类

2. 2 不确定性表征模型

2. 2. 1 输入不确定性

1) 材料性能

2) 载荷/环境

3) 工艺参数

2. 2. 2 模型不确定性

3 可靠性度量方法

3. 1 应力-强度干涉模型

3. 2 基于置信因子的可靠性度量模型

4 结构可靠性分析方法

4. 1 概率可靠性分析方法

4. 1. 1 基于概率论的可靠性分析方法

1) 近似解析法

2) 数值模拟法

3) 代理模型法

4. 1. 2 基于贝叶斯理论的可靠性分析方法

4. 1. 3 基于最弱环理论的可靠性分析方法

4. 2 时变可靠性分析方法

4. 3 多失效模式相关的结构可靠性分析方法

5 结构可靠性优化设计方法

5. 1 基于可靠性的优化设计方法

5. 2 基于可靠性的多学科优化设计方法

5. 3 基于可靠性的拓扑优化设计方法

6 结论与展望

 

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