[发明专利]一种计算叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法

说明书

一种计算叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，其具体过程如下：建立叶盘的有限元模型；确定影响叶盘振动可靠性的基本参数作为随机输入变量；通过对模型的静力学分析、模态分析和谐响应分析获取叶盘振动可靠性分析的基本参数，从而完成对叶盘的确定性分析；构建双重响应面数学模型；构建模糊可靠性分析数学模型，并对叶盘进行振动可靠性分析；对模糊双重响应面法进行有效性验证。本发明方法计算速度快、精度高，能直观展现输出响应的变化关系，为可靠性工程分析提供了一种新途径。

技术领域

本发明为一种计算航空发动机叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，它将模糊数学和常规可靠性设计理论结合起来，属于工业技术可靠性理论技术领域。

背景技术

叶盘结构作为航空发动机的关键构件，其工作状态直接影响到整机的结构完整性和工作的可靠性，振动问题严重地威胁着航空发动机的结构强度和寿命。因此，对于发动机叶盘的振动可靠性概率的分析非常必要。

近年来可靠性理论与方法广泛应用于工程结构的可靠性分析中。随着各种新型复杂系统的建立和工程项目的实施，常规可靠性设计理论与工程实践的矛盾日益突出，人们意识到设计中除了存在随机现象外，还存在大量、不可避免的模糊现象，而常规可靠性设计理论对处理模糊现象又无能为力，迫使人们探讨将模糊数学和常规可靠性设计理论结合起来，从而使可靠性设计既可处理随机现象，又可处理模糊现象。传统的响应面法没有考虑多种失效模式的相关性且计算速度和精度不能满足需求。

发明内容

本发明的目的是：在进行叶盘振动可靠性计算时，考虑影响叶盘振动可靠性外部载荷、结构参数的随机性与状态变量的随机性、模糊性，针对传统计算方法不能有效的满足其精度和效率的需要，提出一种计算叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，使得其计算在不降低精度的前提下显著提高计算效率。

本发明提供了一种计算叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，其具体过程如下：

a、建立叶盘的有限元模型；

b、确定影响叶盘振动可靠性的基本参数作为随机输入变量；

c、通过对模型的静力学分析、模态分析和谐响应分析获取叶盘振动可靠性分析的基本参数，从而完成对叶盘的确定性分析；

d、构建双重响应面数学模型；

e、构建模糊可靠性分析数学模型，并对叶盘进行振动可靠性分析；

f、对模糊双重响应面法进行有效性验证。

所述的计算航空发动机叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，所述的步骤a中，运用ANSYS Workbench软件对叶盘结构进行六面体网格划分。

所述的计算航空发动机叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，所述的步骤b中，根据发动机叶盘实际工况，确定影响叶盘可靠性的外部载荷因素和本身结构性能参数。

所述的计算航空发动机叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，所述的步骤c中，对叶盘进行静力学分析以考虑离心载荷的影响，对叶盘进行振动模态分析，并将得到的振动特性输入到谐响应分析模块，计算得出叶盘振动的变形和应力，为叶盘振动可靠性的计算提供参数。

所述的计算航空发动机叶盘振动可靠性的模糊双重响应面法，所述的步骤d中，构建叶盘振动可靠性分析的双重响应面数学模型，即

（1）

（1）式中：为输入随机变量；为输入随机变量的个数；为常数项；为一次项的系数；为二次项的系数。