载荷相关多部位损伤零部件可靠性系统化建模与损伤行为研究

实际工程装备中，多数零部件都包含有多个损伤部位，而多个损伤部位的存在会大大降低零部件的可靠性。本项目以典型多部位损伤零部件-航空发动机压气机轮盘为研究背景，从多个损伤部位的载荷相关性和多损伤部位之间的相互作用等方面进行详细的理论分析，研究多个损伤部位之间的失效相关性，深入研究材料性能、结构尺寸以及载荷等的分散性对多部位损伤零部件可靠性的影响，研究复杂载荷工况下多部位损伤零部件的损伤行为。在此基础上，采用系统化建模的方法，把零部件作为一个系统来分析，通过理论分析、计算机仿真分析和试验验证相结合的方法，建立多部位损伤零部件可靠性模型。通过本项目的工作，旨在对多部位损伤零部件可靠性的基本规律和主导因素认识上取得理论突破，揭示对称结构在服役过程中的非对称行为，进而为各种多部位损伤关键零部件的可靠性预测、评估、设计和优化提供必要的理论基础和方法。

在工程实际中，多数零部件都包含有多个损伤部位，而多个损伤部位的存在会大大降低零部件的可靠性，具体多部位损伤零部件又包含同构多部位损伤零部件爱你和异构多部位损伤零部件。本课题，基于系统化建模理论，以典型多部位损伤零部件-航空发动机压气机轮盘为研究背景，从多个损伤部位的载荷相关性和多损伤部位之间的相互作用等方面进行详细的理论分析，研究多个损伤部位之间的失效相关性，深入研究材料性能、结构尺寸以及载荷等的分散性对多部位损伤零部件可靠性的影响，研究复杂载荷工况下多部位损伤零部件的损伤行为。研究结果表明，含有多个薄弱部位的零部件，任一部位失效，均会导致零部件的失效，从可靠性的角度来看，这是一个串联系统，然而多个薄弱部位之间具有失效相关性，如果简单的将多个薄弱部位看作相互独立的单元，应用独立失效串联系统可靠性模型计算多薄弱部位零部件的可靠度，得到的可靠度实际上是零部件可靠度的下限，这通常是一个过于保守的结果。含有多个薄弱部位的零部件，薄弱部位的数目对于其可靠度有重要影响，此外含有多个薄弱部位零部件的可靠度不仅与薄弱部位的安全裕量有关，载荷粗糙度对其可靠度也有着重要的影响，这一点与仅含有一个薄弱部位的零部件不同。在此基础上，采用系统化建模的方法，把零部件作为一个系统来分析，通过理论分析、计算机仿真分析和试验验证相结合的方法，建立了多部位损伤零部件可靠性模型。通过本项目的工作，揭示了对称结构在服役过程中的非对称行为，为各种多部位损伤关键零部件的可靠性预测、评估、设计和优化提供必要的理论基础和方法。