涡轮盘疲劳寿命可靠性设计仿真及优化策略

作     者：张文鑫 吕震宙 ZHANG Wenxin;LYU Zhenzhou

作者机构：西北工业大学航空学院陕西西安710072 

出 版 物：《国防科技大学学报》 (Journal of National University of Defense Technology)

年 卷 期：2023年第45卷第1期

页      面：117-128页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51775439) 

主　　题：涡轮盘 高低周复合疲劳寿命 可靠性优化设计 代理模型 全局学习函数 

摘      要：涡轮盘是航空发动机主要部件之一,一旦发生破坏性故障将导致严重的后果。在充分考虑影响涡轮盘高低周复合疲劳寿命因素不确定性基础上,以MATLAB为平台,设计了涡轮盘高低周复合疲劳寿命可靠性优化设计的联合仿真平台。利用寿命函数和寿命可靠性分析极限状态函数中的共性需求,提出了在优化迭代的过程中自适应构建寿命函数Kriging模型和寿命可靠性极限状态面Kriging模型时共用训练样本点的策略。同时,提出了一种构建寿命函数Kriging模型的学习函数。使用所搭建的疲劳寿命可靠性优化设计平台,完成了某型涡轮盘盘心、榫槽以及涡轮盘系统高低周复合疲劳寿命的可靠性优化设计。结果表明,最优设计方案的局部最大应力显著降低,均值寿命大幅提高,并满足可靠性约束。