基于模糊理论的发动机可靠性风险评价方法研究

论文摘要

随着科学技术的高速发展,发动机系统结构日趋复杂,容量参数不断提高,环境条件更加严苛,其运行安全性、可靠性问题日益突出。因而对发动机进行可靠性概率风险评价成为提高其安全可靠性,控制其风险和减少与故障相关的维修资源和维修费用的重要手段之一。本文的主要工作体现在以下方面:(1)运用有限元分析方法对发动机主轴承座进行分析。针对发动机主轴承座及主轴瓦所发生的裂纹故障,利用有限元分析方法对其进行多工况分析,建立各自的有限元分析模型,经分析得出各部件的结构强度和变形值,找出故障的原因并提出相应的解决办法。(2)提出发动机燃油供给系统模糊状态分配方法。应用模糊集理论给出发动机燃油供给系统各状态的模糊表示法,定义系统模糊状态的功能特征值及其可行域,创建系统的可行状态空间。通过功能特征值确定各部件的状态,运用低边界点法创建等同集描述系统状态的变化,给出等同集的创建方法;给出多态系统状态分配的一般过程及具体要求,并建立系统状态分配的优化模型,对发动机燃油供给系统的状态进行分配预测。(3)综合运用模糊集理论、故障模式及影响分析(FMEA)方法和故障树分析(FTA)方法提出发动机可靠性风险评定方法。通过模糊风险优先度数值(FRPN)来评价故障模式的优先等级,即为故障发生频度、故障严重度和故障模式检测度的模糊加权几何平均值,同时使用α截集和优化模型来计算FRPN。按照以上所得结果中各故障模式的风险顺序,提出一种新的模糊故障树分析方法来依次对这些故障模式进行分析,从而计算出在不同α截集下顶事件发生的模糊概率以及在不同α截集下各底事件的概率重要度系数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外可靠性风险评价的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国外风险评价技术发展的研究现状和发展趋势
• 1.2.2 国内风险评价技术发展的研究现状和发展趋势
• 1.3 课题来源
• 1.4 论文主要内容和结构安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 发动机主轴承座的有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 发动机主轴承座故障现象描述
• 2.3 建立主轴承座的有限元模型
• 2.4 材料特性
• 2.5 边界条件
• 2.5.1 通用边界条件的处理
• 2.5.2 螺栓装配载荷工况
• 2.5.3 轴瓦装配载荷工况
• 2.5.4 爆发压力载荷工况
• 2.6 计算结果及分析
• 2.6.1 螺栓装配载荷工况的应力和变形
• 2.6.2 轴瓦装配载荷工况的应力和变形
• 2.6.3 爆发压力载荷工况的应力和变形
• 2.6.4 装配载荷工况＋爆发压力载荷工况的应力和变形
• 2.7 本章小结
• 第三章 发动机燃油供给系统的模糊多状态分配
• 3.1 引言
• 3.2 模糊多状态理论
• 3.2.1 模糊状态的描述
• 3.2.2 等同集的描述
• 3.3 系统状态分配模型的建立
• 3.3.1 系统状态分配的过程及要求
• 3.3.2 等同集的建立方法
• 3.3.3 系统状态分配的优化模型
• 3.4 发动机燃油供给系统的状态分配
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于模糊逻辑的FMEA 分析
• 4.1 引言
• 4.2 传统的FMEA 的评价准则（Q59000）
• 4.3 基于加权几何平均值的模糊FMEA
• 4.3.1 模糊FMEA 的模糊评判准则
• 4.3.2 权重的确定方法
• 4.3.3 去模糊化方法
• 4.3.4 基于模糊加权几何平均值的FMEA 的模糊风险优先度
• 4.3.5 计算FMEA 的模糊风险优先度
• 4.4 实例分析
• 4.4.1 传统FMEA 评价方法的分析
• 4.4.2 模糊FMEA 评价方法的分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于模糊逻辑的发动机故障树分析
• 5.1 引言
• 5.2 模糊故障树分析的基本理论
• 5.3 模糊数归一化
• 5.4 底事件的概率重要度
• 5.5 模糊故障树分析的步骤
• 5.6 实例分析
• 5.6.1 故障树的定性分析
• 5.6.2 故障树的定量分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 攻读硕士学位期间参加的科研活动