航空发动机轮盘中心孔模拟试验件设计方法及试验验证

作者： 魏大盛   冯俊淇   马梦弟   姚利信   王延荣   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   涡轮盘   结构强度   模拟试验件   应力梯度  

描述： 依据涡轮盘有限元计算结果，确定盘心考核位置处的应力状态，并将周向应力和轴向应力比值以及轮盘中心孔处周向应力沿径向的应力梯度作为设计指标，保证模拟件应力状态与实际轮盘一致。针对轮盘中心孔考核位置，本文共设计两类模拟件：一是反映双轴应力状态的多轴模拟件，二是反映应力梯度的平板缺口模拟件。分别采用两种试验件，结合轮盘实际载荷条件开展低循环疲劳试验，并对试验结果进行统计分析。进而，采用多轴疲劳寿命预测模型及考虑应力梯度影响的寿命预测模型对两种试验件的疲劳寿命进行评估，双轴模拟件的预测结果均在2倍分散带内，平板缺口模拟件的预测结果均在3倍分散带内，此寿命预测结果对实际轮盘设计具有参考价值。

一种用于航空发动机RUL预测的推理网络模型

作者： 韩光洁   史国华   缑林峰   徐甜甜   林川   来源： 小型微型计算机系统 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 注意力机制   LSTM网络   航空发动机   寿命预测  

描述： 剩余使用寿命预测对于航空发动机的故障预测和健康管理至关重要.为解决传统长短期记忆网络只利用最后一步学习到的特征进行回归的问题，本文提出了一种基于注意力机制的航空发动机剩余使用寿命预测模型.利用长短期记忆网络处理航空发动机的时序数据，自动提取与时间有关的特征，采用注意力机制为不同传感器特征和不同的时间步进行了加权.此外，本文还考虑到了不同操作条件对发动机剩余使用寿命的影响，将自动提取的特征与操作条件进行了特征融合.实验结果表明，本文提出的模型能有效预测航空发动机的剩余使用寿命，为基于状态的维护提供了可靠的支持.

一种用于航空发动机RUL预测的推理网络模型

作者： 韩光洁   史国华   缑林峰   徐甜甜   林川   来源： 小型微型计算机系统 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 注意力机制   LSTM网络   航空发动机   寿命预测  

描述： 剩余使用寿命预测对于航空发动机的故障预测和健康管理至关重要.为解决传统长短期记忆网络只利用最后一步学习到的特征进行回归的问题，本文提出了一种基于注意力机制的航空发动机剩余使用寿命预测模型.利用长短期记忆网络处理航空发动机的时序数据，自动提取与时间有关的特征，采用注意力机制为不同传感器特征和不同的时间步进行了加权.此外，本文还考虑到了不同操作条件对发动机剩余使用寿命的影响，将自动提取的特征与操作条件进行了特征融合.实验结果表明，本文提出的模型能有效预测航空发动机的剩余使用寿命，为基于状态的维护提供了可靠的支持.

某航空发动机燃气涡轮叶片低循环疲劳寿命研究

作者： 章的   钱正明   米栋   宣海军   赵勇铭   来源： 机械强度 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   涡轮叶片   寿命预测   试验设计   低循环疲劳  

描述： 针对目前燃气涡轮叶片更多依赖于后期整机长试才能集中暴露设计不足的问题，以某型发动机燃气涡轮叶片为例，开展了燃气涡轮叶片低循环疲劳寿命研究。首先，在典型循环下开展燃气涡轮叶片应力应变分析，确定了该燃气涡轮叶片的主要失效模式是以应变疲劳控制的低循环疲劳破坏，根据线性损伤累积原理，预测了燃气涡轮叶片的低循环疲劳寿命。然后，创新的提出了一种在旋转试验台实现涡轮叶片低循环疲劳试验的设计方法，采用开环式电磁感应线圈加热叶片，通过热传导实现带温度梯度的燃气涡轮转子温度场，并根据应变等效原则，确定了燃气涡轮转子试验转速。试验结果表明，燃气涡轮叶片预测寿命在5倍寿命分散带以内，且部件试验叶片裂纹位置与整机试验结果吻合。

基于Bi-LSTM的航空发动机寿命预测

作者： 万晓凡   徐泽宇   张营   来源： 农业装备与车辆工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   寿命预测   优化   过拟合   神经网络  

描述： 针对哪种类型神经网络对航空发动机剩余寿命预测结果更为准确的问题，采用对不同神经网络预测结果比较的方法，通过搭建双向长短时记忆网络预测模型的实验，对网络结构进行过拟合优化和对数据进行预处理后代入模型进行计算，再对长短时记忆网络的结果进行比对。结果表明，双向长短时记忆网络预测效果要比长短时记忆网络有更好的预测能力。

基于强化健康指数相似度量的航空发动机失效阈值设置

作者： 刘小峰   史长振   黄洪升   柏林   来源： 控制理论与应用 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 失效阈值设置   航空发动机健康监测   退化特征增强   寿命预测   健康指数构建  

描述： 针对航空发动机剩余寿命预测中多监测参数对发动机性能退化表征能力不强及失效阈值设置困难问题,采用强化健康指数相似度量法进行了失效阈值加权设置.该方法首先利用Box–Cox变换增强发动机监测参量与飞行循环间的关联性,再采用降噪自编码器进行退化特征的提取.为了增强退化特征对发动机剩余使用寿命的表征能力,采用多重核典型相关技术构建发动机的统一健康指数(HI).引入全阶时间幂灰色预测模型对全寿命参考发动机HI的失效阈值进行预测,并结合基于KL距离的HI曲线相似度量方法对失效阈值加权融合,以确定测试发动机的失效阈值.试验结果表明,本文提出的失效阈值设置方法充分考虑了航空发动机性能退化过程的个体差异性与相似性,克服了传统失效阈值的主观设置问题,有效地提高了航空发动机RUL的预测精度,为实现航空发动机的健康管理提供一种新思路与手段.

航空涡轮盘多轴蠕变-疲劳寿命预测及对比研究

作者： 田若洲   郭素娟   游旭   来源： 力学季刊 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 对比   蠕变疲劳   航空涡轮盘   寿命预测   设计标准  

描述： 针对几种经典和新发展的蠕变-疲劳寿命模型开展综述介绍，并建立预测航空涡轮盘在循环热-机蠕变-疲劳载荷谱下蠕变-疲劳行为的数值流程，对某型航空涡轮盘的蠕变-疲劳损伤和寿命进行预测和对比．结果表明：等效应变法与临界平面法得出的疲劳损伤差距较小，等效应变法由于数值计算简单，工程适用性更强．寿命-时间分数(TF)法由于无法考虑应力松弛效应，给出了最为保守的蠕变损伤预测，其对盘体应力三轴度引起的损伤不敏感；延性耗竭法(DE)法仅以蠕变应变率作为损伤因素，虽考虑多轴蠕变因子的影响，但是给出的蠕变损伤过小；修正应变能密度耗竭(MSEDE)法综合考虑蠕变应变与应力松弛，并且考虑多轴蠕变因子与弹性跟随效应的影响，结合疲劳损伤模型可以给出合理的蠕变、疲劳损伤比例，其预测结果更加合理．

循环热机载荷作用下航空涡轮盘蠕变疲劳寿命预测

作者： 陈克明   田若洲   郭素娟   王润梓   张成成   陈浩峰   张显程   涂善东   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 蠕变疲劳   航空涡轮盘   寿命预测   温度场   GH4169  

描述： 基于循环弹塑性本构模型(考虑Chaboche随动强化演化律)、应变强化蠕变本构模型和对先进蠕变-疲劳损伤模型的结构拓展，建立了预测航空涡轮盘在循环热-机蠕变-疲劳载荷谱下的蠕变-疲劳行为的数值流程，实现了对某型涡轮盘的蠕变-疲劳寿命的模拟和设计。结果表明：该涡轮盘在4 h巡航的服役过程中蠕变-疲劳损伤危险区主要集中在榫槽底部，靠近榫槽的盘缘和盘体的形状突变区；榫槽端由于温度较高，应力集中程度也高，总损伤最大，呈现蠕变损伤主导的情况；盘心区温度较低主要以疲劳损伤为主；涡轮盘最大损伤随单次飞行的巡航时间而增加，并逐渐从疲劳主导过渡到蠕变主导。论文研究成果可为航空发动机涡轮盘的长寿命、高可靠设计提供重要参考。

基于强化健康指数相似度量的航空发动机失效阈值设置

作者： 刘小峰   史长振   黄洪升   柏林   来源： 控制理论与应用 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 失效阈值设置   航空发动机健康监测   退化特征增强   寿命预测   健康指数构建  

描述： 针对航空发动机剩余寿命预测中多监测参数对发动机性能退化表征能力不强及失效阈值设置困难问题,采用强化健康指数相似度量法进行了失效阈值加权设置.该方法首先利用Box–Cox变换增强发动机监测参量与飞行循环间的关联性,再采用降噪自编码器进行退化特征的提取.为了增强退化特征对发动机剩余使用寿命的表征能力,采用多重核典型相关技术构建发动机的统一健康指数(HI).引入全阶时间幂灰色预测模型对全寿命参考发动机HI的失效阈值进行预测,并结合基于KL距离的HI曲线相似度量方法对失效阈值加权融合,以确定测试发动机的失效阈值.试验结果表明,本文提出的失效阈值设置方法充分考虑了航空发动机性能退化过程的个体差异性与相似性,克服了传统失效阈值的主观设置问题,有效地提高了航空发动机RUL的预测精度,为实现航空发动机的健康管理提供一种新思路与手段.

循环热机载荷作用下航空涡轮盘蠕变疲劳寿命预测

作者： 陈克明   田若洲   郭素娟   王润梓   张成成   陈浩峰   张显程   涂善东   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 蠕变疲劳   航空涡轮盘   寿命预测   温度场   GH4169  

描述： 基于循环弹塑性本构模型(考虑Chaboche随动强化演化律)、应变强化蠕变本构模型和对先进蠕变-疲劳损伤模型的结构拓展，建立了预测航空涡轮盘在循环热-机蠕变-疲劳载荷谱下的蠕变-疲劳行为的数值流程，实现了对某型涡轮盘的蠕变-疲劳寿命的模拟和设计。结果表明：该涡轮盘在4 h巡航的服役过程中蠕变-疲劳损伤危险区主要集中在榫槽底部，靠近榫槽的盘缘和盘体的形状突变区；榫槽端由于温度较高，应力集中程度也高，总损伤最大，呈现蠕变损伤主导的情况；盘心区温度较低主要以疲劳损伤为主；涡轮盘最大损伤随单次飞行的巡航时间而增加，并逐渐从疲劳主导过渡到蠕变主导。论文研究成果可为航空发动机涡轮盘的长寿命、高可靠设计提供重要参考。