目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 可靠性發(fā)展概況 1
1.2 航空發(fā)動機結構設計發(fā)展歷程 3
1.2.1 靜強度設計 3
1.2.2 安全壽命設計 4
1.2.3 損傷容限設計 5
1.2.4 結構可靠性設計 5
1.3 航空發(fā)動機結構可靠性設計的關鍵科學問題 8
參考文獻 10
第2章 結構可靠性設計基礎理論與方法 12
2.1 基本概念 12
2.1.1 極限狀態(tài)與可靠度 12
2.1.2 應力-強度干涉模型 14
2.1.3 可靠性指標 15
2.2 一次二階矩方法 16
2.2.1 均值一次二階矩方法 17
2.2.2 改進一次二階矩方法 18
2.3 代理模型法 20
2.3.1 響應面法 20
2.3.2 Kriging模型法 22
2.3.3 支持向量機法 25
2.4 抽樣方法 27
2.4.1 蒙特卡羅抽樣 27
2.4.2 重要度抽樣 27
2.4.3 拉丁超立方抽樣 28
2.4.4 CVT抽樣 28
2.4.5 LCVT抽樣 29
2.5 可靠度求解實例 30
2.6 小結 32
參考文獻 32
第3章 發(fā)動機結構可靠性設計的隨機因素 33
3.1 發(fā)動機載荷譜分析與統(tǒng)計 33
3.1.1 飛行任務剖面典型化與任務混頻 34
3.1.2 載荷譜的循環(huán)矩陣法與相關矩陣法 36
3.1.3 載荷譜的統(tǒng)計分析 45
3.2 發(fā)動機結構幾何尺寸的概率表征 52
3.2.1 渦輪盤參數(shù)化建模 52
3.2.2 盤體參數(shù)靈敏度分析 58
3.2.3 榫接關鍵參數(shù)靈敏度分析 62
3.2.4 尺寸統(tǒng)計及假設檢驗 63
3.3 發(fā)動機結構不同部位材料的隨機分布模型 64
3.3.1 高溫單軸拉伸性能的分散性 64
3.3.2 應力-應變關系的隨機分布模型 67
3.4 小結 70
參考文獻 70
第4章 渦輪盤低循環(huán)疲勞壽命可靠性分析 72
4.1 渦輪盤非局部壽命分析方法 72
4.1.1 臨界距離法 72
4.1.2 Weakest-Link方法 74
4.2 基于分區(qū)的渦輪盤低循環(huán)疲勞壽命可靠性分析方法 78
4.2.1 線性異方差回歸分析 79
4.2.2 低循環(huán)疲勞壽命概率模型 80
4.2.3 低循環(huán)疲勞壽命可靠性計算 84
4.3 工程實例 86
4.3.1 隨機因素 86
4.3.2 低循環(huán)疲勞壽命可靠性分析 86
4.3.3 組合風險分析 88
4.3.4 隨機變量的靈敏度分析 89
4.4 小結 91
參考文獻 92
第5章 渦輪盤疲勞-蠕變可靠性分析 94
5.1 疲勞-蠕變壽命預測方法 94
5.1.1 疲勞-蠕變交互作用機理 94
5.1.2 疲勞-蠕變壽命預測 100
5.2 疲勞-蠕變裂紋形成階段的可靠性分析 104
5.2.1 疲勞-蠕變壽命概率模型 104
5.2.2 渦輪盤疲勞-蠕變壽命可靠性分析 105
5.3 疲勞-蠕變裂紋擴展階段的可靠性分析 109
5.3.1 疲勞-蠕變裂紋擴展概率模型 109
5.3.2 渦輪盤疲勞-蠕變裂紋擴展壽命可靠性分析 117
5.4 小結 124
參考文獻 124
第6章 渦輪盤概率損傷容限分析 127
6.1 裂紋擴展模型 127
6.1.1 裂紋擴展確定性模型 127
6.1.2 裂紋擴展概率模型 129
6.1.3 鎳基高溫合金GH4169 裂紋擴展概率模型 131
6.2 缺陷等效理論及檢出概率模型 133
6.2.1 缺陷等效理論 133
6.2.2 缺陷位置對應力強度因子的影響 134
6.2.3 缺陷檢出概率模型 135
6.3 含缺陷粉末高溫合金渦輪盤的概率損傷容限分析 140
6.3.1 粉末高溫合金渦輪盤的缺陷分布形式 140
6.3.2 缺陷臨界尺寸 142
6.3.3 粉末高溫合金渦輪盤概率壽命分析 147
6.4 渦輪盤適航符合性驗證方法 150
6.4.1 CCAR-33.70條款介紹 150
6.4.2 適航符合性驗證方法 150
6.4.3 符合性驗證對象及要求 152
6.4.4 條款的符合性驗證方法分析 155
6.4.5 渦輪盤概率損傷容限評估的符合性驗證 158
6.5 小結 160
參考文獻 160
第7章 基于可靠性的渦輪葉/盤多學科優(yōu)化設計 162
7.1 渦輪盤可靠性優(yōu)化設計 162
7.1.1 可靠性優(yōu)化算法 162
7.1.2 渦輪盤可靠性優(yōu)化方法 164
7.1.3 基于MPP降維方法的渦輪盤可靠性分析 168
7.1.4 渦輪盤可靠性優(yōu)化設計實例 171
7.2 渦輪葉/盤多學科優(yōu)化設計 182
7.2.1 多學科設計優(yōu)化算法 183
7.2.2 渦輪葉/盤結構可靠性分析 186
7.2.3 渦輪葉/盤的可靠性多學科優(yōu)化 189
7.3 小結 200
參考文獻 200
第8章 發(fā)動機典型結構可靠性試驗 202
8.1 發(fā)動機可靠性試驗概述 202
8.2 渦輪榫接結構高低周復合疲勞試驗 203
8.2.1 試驗方法 203
8.2.2 試驗結果 207
8.2.3 壽命預測 209
8.3 渦輪結構疲勞-蠕變試驗 212
8.3.1 試驗方法 213
8.3.2 試驗結果 213
8.3.3 壽命預測 215
8.4 渦輪葉片熱機械疲勞試驗 219
8.4.1 試驗方法 219
8.4.2 試驗結果 221
8.4.3 壽命預測 225
8.5 小結 229
參考文獻 229
第9章 發(fā)動機典型結構概率設計系統(tǒng) 231
9.1 發(fā)動機典型結構概率設計流程 231
9.1.1 確定性設計流程 231
9.1.2 概率設計準則 234
9.1.3 概率設計流程 234
9.1.4 渦輪盤低循環(huán)疲勞概率設計流程 236
9.1.5 渦輪盤疲勞-蠕變概率設計流程 238
9.2 發(fā)動機典型結構概率設計系統(tǒng)介紹 242
9.2.1 系統(tǒng)架構 242
9.2.2 系統(tǒng)設計 243
9.2.3 主要模塊 250
9.3 小結 260
參考文獻 260
第10章 發(fā)動機結構可靠性分析的不確定性量化方法 262
10.1 不確定性量化理論 262
10.1.1 不確定性來源 262
10.1.2 不確定性傳播和量化 263
10.2 結構可靠性分析不確定性量化的概率方法 266
10.2.1 模型不確定性量化 266
10.2.2 有限元分析中的離散化誤差 270
10.2.3 代理模型不確定性量化方法 271
10.3 工程實例 274
10.3.1 考慮不確定性量化的可靠性分析框架 274
10.3.2 疲勞壽命模型不確定性量化 275
10.3.3 代理模型不確定性量化 277
10.3.4 疲勞壽命可靠性分析 278
10.4 小結 280
參考文獻 280