【摘 要】
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为解决高保真失谐叶轮模型计算量大的问题,在Craig-Bampton部件模态综合法的基础上,结合波子结构法对界面自由度进一步减缩,发展了适用于带分流叶片离心叶轮的模型减缩方法,并给出其复数形式下的数学表达.采用该方法建立了工程实际叶轮高保真有限元模型的减缩模型,自由度数减缩率达99.8％.分别采用减缩模型和完整模型,通过计算谐调和不同程度失谐时的模态频率和振型,验证了减缩模型的模态计算精度;通过计算不同程度失谐和不同激励阶次下叶轮的归一化最大失谐位移响应幅值,进一步验证了减缩模型的响应计算精度.数值计算结
【机 构】
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北京航天动力研究所,北京 100076;低温液体推进技术实验室,北京 100076;厦门大学 航空航天学院,福建厦门 361102;中国航发湖南动力机械研究所,湖南株洲 412002;北京航空航天大学
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为解决高保真失谐叶轮模型计算量大的问题,在Craig-Bampton部件模态综合法的基础上,结合波子结构法对界面自由度进一步减缩,发展了适用于带分流叶片离心叶轮的模型减缩方法,并给出其复数形式下的数学表达.采用该方法建立了工程实际叶轮高保真有限元模型的减缩模型,自由度数减缩率达99.8％.分别采用减缩模型和完整模型,通过计算谐调和不同程度失谐时的模态频率和振型,验证了减缩模型的模态计算精度;通过计算不同程度失谐和不同激励阶次下叶轮的归一化最大失谐位移响应幅值,进一步验证了减缩模型的响应计算精度.数值计算结果表明:在叶片弹性模量失谐标准差15％范围内,采用该方法建立的减缩模型具有较高的模态计算精度并且在各激励阶次下具有较高的响应计算精度,波减缩基对不同程度失谐具有良好的鲁棒性.
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为缓解加工误差影响评估过程中的“维数灾难”,结合展向平均假设和基于高斯过程的Karhunen-Loève展开,提出了一种由法向加工误差导致的三维叶片表面几何不确定性降阶模型.通过给定加工误差分布的标准差函数求解几何不确定性降阶模型,并运用伪蒙特卡洛方法随机生成样本,最终训练人工神经网络预测了加工误差对高负荷直叶栅气动性能和角区气动稳定性的影响.结果表明:加工误差的影响与所处的工况有关;当处于近失速工况时,相对于原型,平均气动性能和稳定性降低,总压损失系数增大的概率约为83.29％,静压系数减小的概率约为7
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以压气机叶轮为研究对象,轻量化设计为研究目标,设计了一种适合旋转周期对称结构应用的点阵填充点阵胞元.其目的是在保证满足设计要求的前提下,使叶轮刚度和强度具有可调性的同时降低叶轮质量.对转速为8×104r/min极限工况下的无填充轮、实心轮和不同点阵梁直径点阵填充轮进行了分析对比.结果表明,单个胞元梁直径为0.2mm,0.4mm,1mm的点阵轮相对于实心轮叶梢的平均周向变形分别降低了4.84％,3.49％,3.71％.对于点阵梁直径为0.4mm的叶轮,其重量相对于实心叶轮可降低22.68％,轮毂与叶片部分应
为了更好地满足叶盘结构的设计需求,针对叶盘结构疲劳寿命分散和几何参数众多等问题,基于随机有限元法构建了融合多源不确定性的叶盘结构疲劳可靠性分析与优化设计框架.首先,采用应力敏感因子分析筛选叶盘结构关键尺寸;然后,将关键尺寸、材料属性及载荷定义为随机变量,基于其分布规律进行拉丁超立方抽样以开展随机有限元分析和寿命预测;最后,结合寿命预测结果,分别运用插值法、概率累积疲劳寿命法以及Kriging代理模型进行了叶盘结构可靠性优化设计.结果显示,经上述三种方法优化后,叶盘结构中值疲劳寿命分别提升了27％,1.4％
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为提高航天复合材料压力容器(COPV)性能因子,COPV壳体常采用超薄壁塑性工作金属内衬和高强碳纤维缠绕的双层壳体结构.通过对传统的网格理论进行优化,提出了塑性工作内衬COPV结构静力学计算的算法,联立求解各内压载荷阶段的静力学平衡方程和应变协调方程,对COPV纤维与内衬应力应变进行计算和分析.利用ANSYS有限元软件,根据复合材料层合板理论和内衬弹塑性理论完成了COPV的有限元建模和分析计算,有限元应力分析结果和本算法解析解法计算结果一致.根据本算法对卫星推进系统用COPV进行了结构设计和工程研制,CO
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