航空发动机叶盘结构应力和变形的概率分析.pdf

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1、第40卷第2期2014年4月航空发动机AeroengineV01．40No．2Apr．2014航空发动机叶盘结构应力和变形的概率分析白斌1，白广忱1，童晓晨2，李晓颖3(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京100081；3．河北联合大学电气工程学院，河北唐山063009)摘要：为了更准确地描述航空发动机叶盘结构的变形以及控制的合理性，提出了1种高效、高精度的概率分析方法，即极值响应面法(ERSM，ExtremumRespon

2、seSurfaceMethod)，在分析中考虑了典型载荷(如热载荷和离心载荷)的动态性和边界条件的非线性等因素，合理地选取输入变量且考虑了参数的随机性和不确定性等，通过确定性分析得到叶盘结构的总变形和应力分布随时间的变化规律，N-I时找到其变形最大点作为概率分析的输入目标。通过科学合理的概率分析，不仅获得了其可靠度、拟合样本、样本直方图、极值响应面和累计概率分布函数并且对其应力分布和总变形进行灵敏度分析，得到了叶盘结构变形和应力分布的主要影响因素，同时给出了应力与总变形的相关性。最后，将ERSM

3、与ResponseSurfaceMethod(RSM)和MonteCarlo(MO法进行比较分析，验证了ERSM在航空发动机叶盘结构分析中的有效性。关键词：叶盘；结构应力；极值响应面法；概率分析；有限元模型；航空发动机；灵敏度；累计分布函数中图分类号：V231．9文献标识码：Adoi：i0．13477／j．cnki．aeroengine．2014．02．008ProbabilityAnalysisofStructureStressandDeformationforAeroengineBladed

4、DiskBAIBinl，BAIGuang—chenl，TONGXiao—chen2，LIXiao—yi．93(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．PatentExaminationCoopemfionCenterofthePatentOffice，SIPO，Beijing100081，China；3．ColegeofElectricalEngineering，HebeiUnited

5、University，HebeiTangshan063009，China)Abstract：Bydescribingthereasonabilityofstructuredeformationandcontrolforaeroenginebladeddisk，ahighlyefficientandprecisemethodofprobabilityanalysiscalledERSM(ExtremumResponseSurfaceMethod)wasproposed．Theclassicload

6、ing'sdynamicsandnonlinearfactorsonboundaryconditionswereconsidered，selectingtheinputvariantandconsideringtheparameters’randomanduncertainty．Thechangingrulesofdeformationandsffessforbladeddiskwereobtainedwithtime，andthelargestdeformationandstressnodep

7、ointsofbladeddiskwasfound．Notonlyitsreliability，historicalsample，extremeresponsesurfaceandthecumulativeprobabilitydistributionfunctionwereobtained，itssensitivityofstressdistributionandtotaldeformationwasanalyzed，themaineffectfactorsofstructuredeforma

8、tionandstressdistributionwereobtained，butalsotherelativityofstresstotaldeformationw聃presented．Finally，ERSMisverifiedtobeeffectiveinthebladediskbycomparativelyanalyzingERSM，RSMandMC．Keywords：bladedisk；structurestress；extremumresponsesurfacemethod；prob