机械动态装配可靠性设计方法研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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机械动态装配可靠性设计方法研究

项目名称：机械动态装配可靠性设计方法研究
项目类别：面上项目
批准号：51175017
申请代码：E050402
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：白广忱
依托单位：北京航空航天大学
批准年度：2011

中文摘要：

围绕航空发动机叶尖径向运行间隙的确定性设计亟待转变为概率设计的现实工程背景，拓展出复杂机械动态装配可靠性设计这一国际空白的研究方向，凝练出其中的关键科学问题加以研究，主要包括研究结构动态响应概率分析的极值响应面方法、多对象、多学科协同响应概率分析的分布式协同响应面方法、分布式协同极值响应面方法，实现复杂机械动态装配可靠性分析，并以航空发动机叶尖径向运行间隙的概率分析实例进行验证；研究基于分布式协同响应面的多对象、多学科协同概率优化方法，实现复杂机械动态装配可靠性优化设计和动态装配模糊可靠性优化设计，并以航空发动机叶尖径向间隙的动态概率优化设计实例进行验证；建立机械动态装配可靠性设计系统，为进行复杂机械动态装配可靠性设计提供软件工具。本项目解决机械动态装配可靠性分析和动态装配可靠性优化设计的关键问题，为进行复杂机械动态装配可靠性设计提供有效途径，具有重要的学术意义，也有现实的应用前景。

中文主题词：机械动态装配可靠性；概率分析；优化设计；极值响应面方法；分布式协同响应面方法

英文摘要：

mechanical dynamic assembly reliability；probabilistic analysis；optimal design；extremum response surface method；distributed collaborative response surface method

英文主题词： mechanical dynamic assembly reliability；probabilistic analysis；optimal design；extremum response surface method；distributed collaborative response surface method

结论摘要：

围绕航空发动机叶尖径向运行间隙的确定性设计亟待转变为概率设计的现实工程背景，提出了机械动态装配可靠性的概念，拓展出机械动态装配可靠性设计这一新研究方向，攻克其中的关键的科学问题，主要包括机械结构动态响应概率分析的响应面方法、极值响应面方法；多对象、多学科、多模型的协同响应概率分析的分布式协同响应面方法、分布式协同极值响应面法；基于极值响应面的机械结构概率优化方法和模型；基于分布式协同响应面的多对象、多学科、多模型协同概率优化方法和模型；以航空发动机高压涡轮装配对象径向变形和叶间径向间隙的概率分析和优化设计为例，实现结构响应的概率分析与优化设计以及机械动态装配关系的概率分析与优化设计。研究了基于支持向量机响应面的机械结构概率分析方法，提出了结构动态概率分析的极值响应面方法，并分别建立了二次函数极值响应面和支持向量机极值响应面的数学模型，通过发动机构件变形的动态概率分析对上述方法加以验证，证明了该方法的高精度及高效率。阐述了机械动态装配可靠性的概念，提出了多对象、多学科协同概率分析的分布式协同响应面方法和分布式协同极值响应面方法，以航空发动机涡轮叶间径向间隙的概率分析为例，验证了理论和方法的有效性。针对机械结构动态可靠性优化问题，提出了直接优化模型和基于重要度的优化模型，并结合数值试验，验证了极值响应面方法在非线性/动态优化设计中的可行性和有效性，以涡轮盘、叶片和机匣径向变形的动态可靠性优化实例加以验证。研究了基于分布式协同响应面的多对象、多学科协同概率优化方法，建立了机械动态装配可靠性优化的直接优化模型、多层优化模型、基于重要度的直接优化模型和基于重要度的多层优化模型，并以航空发动机叶间径向间隙的动态装配可靠性优化设计为例加以验证。本项目解决了机械动态装配可靠性分析和优化设计的关键问题，为进行复杂机械动态装配可靠性设计提供了理论、方法和软件工具，对丰富和发展机械可靠性设计理论和方法具有重要意义。

成果综合统计