基于ISIGHT的参数化叶轮可靠性及可靠性灵敏度设计

论文摘要

旋转机械被广泛地应用于包括航天发动机、燃气轮机、核电装备、发电机组等机械装置中,在化工、纺织、电力、航空、机械等国民经济领域中起着至关重要的作用,是国家基础工业的心脏。转子系统中的关键件经常由于出现各种不同形式的故障而影响其正常工作,有时甚至会引发的严重的机毁人亡的事故,造成重大的经济损失。因此开展大型转子系统的可靠性和可靠性灵敏度分析和设计的研究具有重要的学术理论价值和实际应用价值,并且越来越得到相关行业和企业的支持和认可。本文在广泛阅读和总结国内外相关文献的基础上,以某化工厂用压缩机叶轮为研究对象,完成了如下研究工作：(1)利用有限元软件ANSYS的APDL语言建立参数化有限元程序,得到了在高速旋转的离心力的作用下,叶轮最大应力点和应力值；(2)利用ISIGHT软件集成ANSYS进行正交试验设计,经过Pareto分析定性给出了对可靠度影响较大的五个基本随机参数；(3)利用ELMAN神经网络拟合极限状态方程,对神经网络进行了检验,用神经网络模型近似代替有限元模型进行可靠性分析；(4)利用摄动法进行了可靠性及可靠性灵敏度分析,并利用蒙特卡洛方法进行验证；(5)得到了系统的可靠度以及可靠度随基本随机变量均值的变化曲线,定量求得可靠度对基本随机变量均值和方差的灵敏度影响程度排序,得到对可靠度影响较大的参数。本论文采用的设计与分析技术同样适用于类似类型的离心压缩机叶轮。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与研究意义
• 1.2 结构可靠性研究现状及发展
• 1.3 人工神经网络发展的历史及现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 可靠性基本理论和神经网络基础
• 2.1 可靠性理论及结构可靠度计算方法
• 2.2 可靠性灵敏度理论及计算方法
• 2.3 ELMAN神经网络基础
• 2.4 小结
• 第三章 叶轮有限元分析
• 3.1 绪论
• 3.2 ANSYS软件及APDL语言介绍
• 3.3 叶轮参数化建模
• 3.4 叶轮在离心力作用下的应力分布
• 3.5 小结
• 第四章 基于ISIGHT的叶轮的可靠性设计
• 4.1 绪论
• 4.2 ISIGHT软件介绍
• 4.3 基于ISIGHT软件的DOE试验设计
• 4.4 基于ELMAN网络的响应函数模拟
• 4.5 基于摄动法的可靠性设计
• 4.6 小结
• 第五章 基于摄动法的叶轮的可靠性灵敏度设计
• 5.1 基于摄动法的灵敏度结果
• 5.2 基于蒙特卡洛法的对比分析
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢