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粉末高温合金FGH4099疲劳小裂纹扩展试验
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作者 郭秩维 赵作鹏 胡绪腾 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期118-123,共6页
为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验... 为了解轮盘特征部位小裂纹萌生及演化扩展过程与应力特征、载荷环境条件、表面缺陷特征等因素的相关规律,基于FGH4099合金涡轮盘轮缘结构特征设计特征模拟件,结合其典型的使用温度和载荷,开展了在高温条件下自然萌生疲劳小裂纹扩展试验。通过疲劳中断试验和表面复型技术在不同温度和应力比条件下对结构模拟件的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:试验温度升高能显著降低特征模拟件疲劳裂纹萌生寿命占比,对裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比影响较小;缺口部位最大主应力位置和表面夹杂物位置是决定特征模拟件疲劳裂纹萌生位置的主要因素;当裂纹萌生机制或裂纹萌生处缺口半径尺寸不同时,疲劳小裂纹扩展速率表现为不同变化趋势。 展开更多
关键词 粉末合金 FGH4099高温合金 疲劳小裂纹 裂纹萌生 裂纹扩展 航空发动机
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基于最弱链模型的TC11钛合金轮盘疲劳分散性研究
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作者 胡浩楠 王彤 +5 位作者 胡绪腾 郭秩维 余嘉伟 杨思远 程昊 冯建文 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期80-91,共12页
基于最弱链理论建立了综合考虑材料疲劳分散性和尺寸效应的结构概率疲劳寿命分析方法,材料光滑疲劳寿命分布分别考虑了对数正态分布和威布尔分布。采用该方法基于TC11钛合金光滑疲劳寿命分布对TC11盘心模拟件和轮盘盘心部位的疲劳寿命... 基于最弱链理论建立了综合考虑材料疲劳分散性和尺寸效应的结构概率疲劳寿命分析方法,材料光滑疲劳寿命分布分别考虑了对数正态分布和威布尔分布。采用该方法基于TC11钛合金光滑疲劳寿命分布对TC11盘心模拟件和轮盘盘心部位的疲劳寿命及寿命散度系数进行了预测和分析。结果表明:基于两种概率分布的最弱链模型均可较准确地预测TC11模拟件的中值疲劳寿命,预测结果基本在试验结果的2倍分散带内;基于对数正态分布的最弱链模型对模拟件疲劳寿命散度的预测结果与试验统计结果较为接近,优于基于威布尔分布模型的预测结果;对于轮盘盘心部位,两种概率分布模型的寿命预测结果在失效概率较高时基本接近,失效概率较低时基于对数正态分布的预测结果明显大于基于威布尔分布的预测结果;基于对数正态分布的最弱链模型对盘心部位疲劳寿命散度的预测结果明显小于光滑试样和模拟件的散度系数,较基于威布尔分布的模型能够更好地分析和预测尺寸效应对结构疲劳分散性的影响。 展开更多
关键词 TC11钛合金 最弱链模型 疲劳分散性 对数正态分布 威布尔分布
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航空发动机轮盘简化裂纹体建模
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作者 李昀睿 唐雪鹤 +2 位作者 郭秩维 冯建文 胡绪腾 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期103-110,共8页
为了满足航空发动机轮盘损伤容限设计评估方法发展的需求,开展了轮盘简化裂纹体建模方法研究。对轮盘盘心、辐板、螺栓孔等关键部位可能存在的表面裂纹、内部裂纹等典型裂纹类型,根据轮盘的几何特征和载荷条件,利用商业软件对轮盘及简... 为了满足航空发动机轮盘损伤容限设计评估方法发展的需求,开展了轮盘简化裂纹体建模方法研究。对轮盘盘心、辐板、螺栓孔等关键部位可能存在的表面裂纹、内部裂纹等典型裂纹类型,根据轮盘的几何特征和载荷条件,利用商业软件对轮盘及简化裂纹体模型进行裂纹扩展计算和对比分析,提出了基于轮盘不同部位特征和对应临界裂纹尺寸的简化裂纹体模型建立及选取原则。结果表明:采用规则的简化裂纹体模型代替轮盘构件进行裂纹扩展分析,所计算的应力强度因子和裂纹尺寸随循环数的变化曲线与实际轮盘计算结果均非常接近,临界裂纹尺寸计算差别在±10%以内,裂纹扩展寿命的计算差别在±5%以内。简化裂纹体模型相较于实际轮盘的裂纹扩展寿命计算结果略偏保守。 展开更多
关键词 轮盘 损伤容限设计 简化裂纹体模型 临界裂纹尺寸 裂纹扩展寿命 航空发动机
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基于FSVM改进隶属度的发动机振动性能分析 被引量:4
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作者 郭秩维 费成巍 白广忱 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期263-268,共6页
为了更有效地掌握航空发动机振动性能的影响因素,提出了改进FSVM信息熵的融合定量分析方法。首先,对模糊支持向量机(FSVM)的模糊隶属度函数进行改进,建立多类模糊隶属度计算模型。再将该方法应用到航空发动机整机振动性能评估,计算出振... 为了更有效地掌握航空发动机振动性能的影响因素,提出了改进FSVM信息熵的融合定量分析方法。首先,对模糊支持向量机(FSVM)的模糊隶属度函数进行改进,建立多类模糊隶属度计算模型。再将该方法应用到航空发动机整机振动性能评估,计算出振动故障模式与故障原因之间的权值,建立了一个多参数的发动机振动性能分析模型;并对各类振动原因对发动机整体性能的影响进行定量分析,为发动机的振动抑制提供量化参考指标。最后,通过与实际经验作比较,验证了该方法是可行和有效的。 展开更多
关键词 航空发动机 模糊支持向量机 信息熵 模糊隶属度 性能分析
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随机响应面法在结构随机响应计算中的应用 被引量:9
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作者 郭秩维 白广忱 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2021-2025,共5页
传统的响应面方法以一般多项式逼近结构的随机响应,但这种方式并不能保证收敛性.以随机多项式为基础的随机响应面方法,可以弥补这一不足.两个数值例子和一个发动机轮盘实例来验证这一方法的有效性.结果表明:随着随机多项式次数的增加,... 传统的响应面方法以一般多项式逼近结构的随机响应,但这种方式并不能保证收敛性.以随机多项式为基础的随机响应面方法,可以弥补这一不足.两个数值例子和一个发动机轮盘实例来验证这一方法的有效性.结果表明:随着随机多项式次数的增加,随机响应面所得到的响应概率密度曲线愈加趋近于由蒙特卡罗方法所得到的概率密度曲线. 展开更多
关键词 随机响应面 航天结构 不确定性 随机多项式
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矢量喷管机构强度可靠性分析 被引量:2
6
作者 郭秩维 白广忱 高阳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1080-1084,共5页
本文将矢量喷管构件的强度考虑为随机变量,将构件的应力考虑为随机过程,建立了构件结构功能函数的随机过程模型。通过结构功能函数的极小值变换,把功能函数的动态可靠性模型转化为功能函数极小值分布的静态可靠性模型。根据构件应力过... 本文将矢量喷管构件的强度考虑为随机变量,将构件的应力考虑为随机过程,建立了构件结构功能函数的随机过程模型。通过结构功能函数的极小值变换,把功能函数的动态可靠性模型转化为功能函数极小值分布的静态可靠性模型。根据构件应力过程的特点,把构件应力的随机过程简化为Gumber-平稳二项随机过程,并给出了当构件强度分布为正态分布,但分布参数未知时,构件可靠度的最小方差无偏估计值。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 矢量喷管 平稳二项随机过程 Gumber分布 强度可靠性
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可靠性分析中的最小二乘支持向量机分类方法 被引量:4
7
作者 郭秩维 白广忱 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期799-810,共12页
为了提高支持向量分类机在处理大样本可靠性问题时的计算效率,将最小二乘支持向量分类机引入到可靠性分析中,使得支持向量机中的二次规划问题转化为求解线性方程组问题,减少了计算量.数值算例表明:基于最小二乘支持向量分类机的可靠性... 为了提高支持向量分类机在处理大样本可靠性问题时的计算效率,将最小二乘支持向量分类机引入到可靠性分析中,使得支持向量机中的二次规划问题转化为求解线性方程组问题,减少了计算量.数值算例表明:基于最小二乘支持向量分类机的可靠性方法与基于支持向量分类机的可靠性方法具有一样的计算精度,而且前者的计算效率明显优于后者. 展开更多
关键词 最小二乘 支持向量机 分类 可靠性 功能函数
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基于粒子群的可靠度重要抽样方法 被引量:1
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作者 郭秩维 伊锋 +2 位作者 曹航 白广忱 费成巍 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第6期251-253,256,共4页
重要抽样方法是结构、机构可靠度计算中的一种方法,其核心问题之一是确定重要抽样密度函数的抽样中心。目前,重要抽样方法多采用基于梯度的迭代方法确定抽样中心,使得重要抽样方法局限于应用在极限状态方程较为简单的情况,从而限制了重... 重要抽样方法是结构、机构可靠度计算中的一种方法,其核心问题之一是确定重要抽样密度函数的抽样中心。目前,重要抽样方法多采用基于梯度的迭代方法确定抽样中心,使得重要抽样方法局限于应用在极限状态方程较为简单的情况,从而限制了重要抽样方法的应用范围。基于粒子群的自适应重要性抽样方法通过求解极限状态方程对应的最可能失效点,进而确定重要抽样方法的抽样中心。方法本身不受极限状态方程为显式或隐式的限制,从而扩大了重要抽样方法的应用范围。数值计算结果表明:基于粒子群的重要抽样方法具有较好的预测精度,且计算效率优于直接抽样方法。 展开更多
关键词 可靠度 重要抽样 粒子群优化
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轴对称矢量喷管机构弹性动力学分析 被引量:3
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作者 郭秩维 白广忱 高阳 《航空发动机》 2006年第1期31-34,共4页
对轴对称矢量喷管机构进行了弹性动力学分析。建立了只考虑部分构件弹性的简化模型,对比了该喷管的刚体模型和弹性体模型的分析结果;通过进行ADAMS与ANSYS之间的双向数据交换,对该喷管弹性机构构件进行了动态应力分析。
关键词 轴对称矢量喷管 弹性动力学 动态应力
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两点指数计算方法在可靠性指标计算中的应用 被引量:1
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作者 郭秩维 白广忱 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期919-925,共7页
Hasofer-Lind(HL)所提出的方法不能很好解决高度非线性的功能函数可靠度指标的求解问题。Wang和Gran-dhi提出的高效的可靠度指标计算方法弥补了HL方法存在的不足,但此方法对功能函数中的所有变量都采用相同的非线性指标,并且在迭代过程... Hasofer-Lind(HL)所提出的方法不能很好解决高度非线性的功能函数可靠度指标的求解问题。Wang和Gran-dhi提出的高效的可靠度指标计算方法弥补了HL方法存在的不足,但此方法对功能函数中的所有变量都采用相同的非线性指标,并且在迭代过程中要通过求解一个关于非线性指标的隐式非线性方程来确定非线性指标,因此计算难度和计算量大。文中借助Fadel解决结构优化问题提出的两点指数优化方法,改进Wang等提出的方法,不但弥补了HL方法的不足,而且通过对功能函数的不同变量取不同的非线性指标,并利用迭代过程中前后两步的信息,给出非线性指标的显示表达式,降低计算难度的同时减少了计算量。 展开更多
关键词 一次二阶矩法 可靠度指标 两点指数近似 可靠性
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矢量喷管机构运动功能可靠性分析
11
作者 郭秩维 白广忱 高阳 《航空发动机》 2006年第4期19-22,共4页
针对矢量喷管机构的运动特点,将其运动过程分为2个摆动阶段和1个定位阶段,应用概率论和随机过程理论建立了对应这3个阶段的运动功能可靠性分析模型;采用有限元软件ANSYS和机构仿真分析软件ADAMS相结合的办法,得到机构目标变量的分布;根... 针对矢量喷管机构的运动特点,将其运动过程分为2个摆动阶段和1个定位阶段,应用概率论和随机过程理论建立了对应这3个阶段的运动功能可靠性分析模型;采用有限元软件ANSYS和机构仿真分析软件ADAMS相结合的办法,得到机构目标变量的分布;根据建立的3个阶段的可靠度数学模型,计算了矢量喷管机构的可靠度。 展开更多
关键词 矢量喷管 机构 可靠性 仿真
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考虑摩擦和柔性的机构运动参数模糊动态可靠性分析
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作者 于霖冲 白广忱 +3 位作者 焦俊婷 高阳 任远 郭秩维 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期34-36,共3页
因摩擦和柔性的影响,柔性机构运动参数为高度非线性,极限状态方程具有模糊性。为了进行动态可靠性分析,提出了柔性机构模糊响应的动态可靠性分析方法。在多柔体系统动力学分析的基础上,利用人工神经网络方法计算柔性机构模糊随机动态响... 因摩擦和柔性的影响,柔性机构运动参数为高度非线性,极限状态方程具有模糊性。为了进行动态可靠性分析,提出了柔性机构模糊响应的动态可靠性分析方法。在多柔体系统动力学分析的基础上,利用人工神经网络方法计算柔性机构模糊随机动态响应的分布特性。根据可靠性要求,计算出模糊动态可靠度。结合空间站柔性展开机构实例进行分析和计算,取得了很好的结果,为柔性机构可靠性分析提供了一种新方法。 展开更多
关键词 可靠性 机构 摩擦 柔性体 模糊
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FGH96粉末涡轮盘结构模拟件疲劳小裂纹扩展试验
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作者 赵作鹏 胡绪腾 +1 位作者 郭秩维 温卫东 《航空发动机》 北大核心 2024年第2期83-87,共5页
为了分析涡轮盘轮缘榫槽等几何不连续部位对疲劳裂纹萌生及小裂纹扩展行为的影响,基于FGH96粉末盘实际构型设计结构特征模拟件,并对其在高温条件下开展自然萌生疲劳小裂纹扩展试验,通过疲劳中断试验和表面复型技术对榫槽和螺栓孔结构模... 为了分析涡轮盘轮缘榫槽等几何不连续部位对疲劳裂纹萌生及小裂纹扩展行为的影响,基于FGH96粉末盘实际构型设计结构特征模拟件,并对其在高温条件下开展自然萌生疲劳小裂纹扩展试验,通过疲劳中断试验和表面复型技术对榫槽和螺栓孔结构模拟件在500℃下的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:2种结构模拟件缺口表面存在多裂纹萌生现象,随着应力水平的降低,裂纹萌生位置由表面晶界转变为近表面特定方向的晶面以及非金属夹杂物处;2种结构模拟件裂纹萌生寿命占比约为36%~73%,且随着应力水平的降低而提高,裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比约为82%~96%,应力水平对其影响相对较小;特征模拟件缺口附近高水平的塑性变形能够导致小裂纹扩展速率分段特征现象消失,并延缓裂纹扩展过程中的合并行为,延长裂纹扩展寿命。 展开更多
关键词 FGH96合金 结构模拟件 疲劳小裂纹 裂纹萌生 裂纹扩展 涡轮盘
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FGH96合金疲劳裂纹扩展过载迟滞行为研究
14
作者 赵新宇 李昀睿 +3 位作者 郭秩维 冯建文 万煜玮 胡绪腾 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期71-79,共9页
针对FGH96粉末高温合金,开展了500℃和700℃不同过载比下的疲劳裂纹扩展过载迟滞行为试验,分析了试验温度、过载比等对FGH96合金裂纹扩展过载迟滞行为的影响,对其疲劳裂纹扩展过载迟滞行为进行了预测分析。结果表明:对于FGH96合金,过载... 针对FGH96粉末高温合金,开展了500℃和700℃不同过载比下的疲劳裂纹扩展过载迟滞行为试验,分析了试验温度、过载比等对FGH96合金裂纹扩展过载迟滞行为的影响,对其疲劳裂纹扩展过载迟滞行为进行了预测分析。结果表明:对于FGH96合金,过载比越大,过载迟滞效应越明显,相同过载比时700℃下的过载迟滞效应比500℃更为明显。过载比分别为1.2和1.4时,过载迟滞效应不明显,广义Willenborg模型、改进的广义Willenborg模型以及修正Willenborg模型的预测结果差别不大,与试验结果差别也不大。过载比为1.6时,过载迟滞效应明显,修正Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果与试验结果较为吻合,裂纹扩展寿命预测误差小于10%,广义Willenborg模型和改进的广义Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果接近,与试验结果差别较大,裂纹扩展寿命预测结果与试验结果差别也较大。 展开更多
关键词 镍基高温合金 裂纹扩展 过载迟滞
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基于泊松分布的轮盘多危险部位定寿方法 被引量:2
15
作者 郭秩维 曹航 +1 位作者 李瑾亮 郭勇 《航空发动机》 北大核心 2020年第4期65-70,共6页
在航空发动机轮盘低循环疲劳寿命评估试验中,针对基于中位、最小和最大寿命的寿命分散系数存在预估可靠寿命偏低的问题,根据失效部位出现次数服从泊松分布的假设和次序统计量理论,推导了1种新轮盘寿命散度计算公式,并提出1种轮盘安全寿... 在航空发动机轮盘低循环疲劳寿命评估试验中,针对基于中位、最小和最大寿命的寿命分散系数存在预估可靠寿命偏低的问题,根据失效部位出现次数服从泊松分布的假设和次序统计量理论,推导了1种新轮盘寿命散度计算公式,并提出1种轮盘安全寿命的估计方法。通过数值算例对比了该方法与基于中位、最小和最大寿命、单侧容限系数法、新单侧容限系数法在预测安全寿命精度上的差异。结果表明:新方法相对于其它方法能够给出更接近真实安全寿命的估计值。 展开更多
关键词 轮盘 疲劳寿命 试验评定 对数正态分布 泊松分布 分散系数 航空发动机
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某镍基粉末合金高温疲劳裂纹扩展行为与模型研究 被引量:3
16
作者 万煜玮 周斌 +4 位作者 胡绪腾 江荣 宋迎东 郭秩维 李瑾亮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期255-264,共10页
针对涡轮盘用某镍基粉末高温合金材料,开展了高温疲劳裂纹扩展试验,分析了环境温度、载荷比、紧凑拉伸(CT)试件厚度等因素对于疲劳裂纹扩展行为的影响规律,建立和评估了考虑影响因素的裂纹扩展速率模型。结果表明:随着温度的升高和载荷... 针对涡轮盘用某镍基粉末高温合金材料,开展了高温疲劳裂纹扩展试验,分析了环境温度、载荷比、紧凑拉伸(CT)试件厚度等因素对于疲劳裂纹扩展行为的影响规律,建立和评估了考虑影响因素的裂纹扩展速率模型。结果表明:随着温度的升高和载荷比的增大,疲劳裂纹扩展速率会显著增大,而CT试件厚度对于扩展速率的影响较小;通过观测断口截面发现,在500~700℃内,疲劳裂纹的扩展机制与温度之间没有显著关联,而在700℃下,高载荷比的条件使得裂纹扩展断面更为粗糙;提出了一种温度相关的疲劳裂纹扩展速率模型,可较好地描述不同温度下的疲劳裂纹扩展曲线;对比了Walker模型和Newman裂纹闭合模型的应用效果,发现Walker模型在描述不同载荷比下的裂纹扩展速率方面更为优秀。 展开更多
关键词 镍基粉末高温合金 疲劳裂纹扩展 高温条件 载荷比 断口分析 裂纹扩展速率模型
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Classification using least squares support vector machine for reliability analysis
17
作者 郭秩维 白广忱 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2009年第7期853-864,共12页
In order to improve the efficiency of the support vector machine (SVM) for classification to deal with a large amount of samples, the least squares support vector machine (LSSVM) for classification methods is intr... In order to improve the efficiency of the support vector machine (SVM) for classification to deal with a large amount of samples, the least squares support vector machine (LSSVM) for classification methods is introduced into the reliability analysis. To reduce the coraputational cost, the solution of the SVM is transformed from a quadratic programming to a group of linear equations. The numerical results indicate that the reliability method based on the LSSVM for classification has higher accuracy and requires less computational cost than the SVM method. 展开更多
关键词 least squares support vector machine CLASSIFICATION RELIABILITY performancefunction
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基于Workbench的多级轮盘组件优化设计 被引量:2
18
作者 邵帅 郭秩维 储建恒 《航空发动机》 北大核心 2018年第2期40-43,共4页
为了改善轮盘的性能,基于Workbench与集成的优化软件opt i SLang建立热与结构耦合的多物理场优化平台,对多级轮盘组件进行了减质优化设计。结果表明:优化后各级轮盘应力及变形满足设计要求,子午面应力储备分布均匀,提高了材料的利用率,... 为了改善轮盘的性能,基于Workbench与集成的优化软件opt i SLang建立热与结构耦合的多物理场优化平台,对多级轮盘组件进行了减质优化设计。结果表明:优化后各级轮盘应力及变形满足设计要求,子午面应力储备分布均匀,提高了材料的利用率,低压涡轮盘质量共减轻4.45 kg,达到了预期目标。本优化设计平台为基于轮盘子午面的2维优化平台,可用于轮盘方案阶段的设计工作,为建立更为详细的轮盘3维优化平台提供技术储备。 展开更多
关键词 轮盘 优化设计 减质 参数化建模 优化平台 航空发动机
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Application of Least Squares Support Vector Machine for Regression to Reliability Analysis 被引量:21
19
作者 郭秩维 白广忱 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第2期160-166,共7页
In order to deal with the issue of huge computational cost very well in direct numerical simulation, the traditional response surface method (RSM) as a classical regression algorithm is used to approximate a functiona... In order to deal with the issue of huge computational cost very well in direct numerical simulation, the traditional response surface method (RSM) as a classical regression algorithm is used to approximate a functional relationship between the state variable and basic variables in reliability design. The algorithm has treated successfully some problems of implicit performance function in reliability analysis. However, its theoretical basis of empirical risk minimization narrows its range of applications for... 展开更多
关键词 mechanism design of spacecraft support vector machine for regression least squares support vector machine for regression Monte Carlo method RELIABILITY implicit performance function
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叶盘耦合振动转/静子叶片数与节径数关系 被引量:5
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作者 郭秩维 曹航 +2 位作者 马青超 伊锋 杜少辉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期99-105,共7页
针对航空发动机中叶盘结构的共振分析问题,通过研究气体激励力和叶盘节径型振动在转子坐标系下的数学表达形式,利用叶盘结构共振时,气体激励力需要对叶盘系统做正功的条件,推导了叶盘发生共振时,节径数与转/静子叶片数应满足的关系式d_m... 针对航空发动机中叶盘结构的共振分析问题,通过研究气体激励力和叶盘节径型振动在转子坐标系下的数学表达形式,利用叶盘结构共振时,气体激励力需要对叶盘系统做正功的条件,推导了叶盘发生共振时,节径数与转/静子叶片数应满足的关系式d_m=|kN_v-nN_b|。通过3个数值算例对上述关系式进行了阐述:从气动功和谐响应分析的角度验证了当上述关系存在时,且激励频率等于结构固有频率时,叶盘系统会发生危害共振;同时指出,当上述变量不满足上述关系时,若激励频率等于叶盘结构的固有频率,也会引起部分叶片发生较大振动的可能。 展开更多
关键词 共振分析 航空发动机 叶盘结构 耦合振动 节径
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