航空发动机燃烧室机匣可靠性分析

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1、摘要摘要本次设计中，主要考虑了单边依赖热应力的强度，并且用一个拥有随应力幅度变化而变化的条件概率均值函数的离散随机变量来表示热应力依赖强度，然后用拉格朗日因子多项式法来建立了一个热应力依赖强度的应力-强度干涉模型。在该模型中，强度概率均值函数集服从威布尔多项式分布，而应力概率均值函数集则是正态多项式分布。论文中选择马氏体不锈钢作为燃烧室机匣的材料，并利用应力-强度干涉模型对航空发动机燃烧室机匣进行可靠性分析。通过可靠性计算可知，不锈钢材料2Cr13、3Cr13和4Cr13的可靠度分别高达0.9899、0.9917及0.9936，从而验证了所建立的SSI

2、模型的正确性和有效性。关键字：热应力依赖强度；应力-强度干涉模型；拉格朗日因子多项式；燃烧室机匣；结构可靠性IABSTRACTABSTRACTInthispaper,wemainlyconsidertheunilateraldependencyofstrengthonthermalstress.Andthethermalstress-dependentstrengthisrepresentedbyadiscreterandomvariablethathasdifferentconditionalprobabilitymeanfunctionunderd

3、ifferentstressamplitudes.ThentheLagrangefactorpolynomialtechniqueisdevelopedtogeneratethestress-strengthinterferencemodelwiththermalstress-dependentstrength.Inthismodel,thestrengthprobabilitymeanfunctionissubordinatedtoWeibulldistribution,whilethestressprobabilitymeanfunctionobe

4、ysnormaldistribution.Inthispaper,stainlesssteelischosenasthematerialofaero-enginecombustorchamber.Inordertodemonstratetheeffectivenessofthismodel,wewillevaluatethestructuralreliabilityofthecombustorchamberbasedonthediscretestress-strengthinterferencemodel.Bythecalculationofthest

5、ructuralreliability,weknowthatthestructuralreliabilityofthestainlesssteel2Cr13,3Cr13and4Cr13isashighas0.9989,0.9917and0.9936respectively.ThenthecorrectnessandeffectivenessoftheSSImodelisdemonstrated.Keywords:Thermalstress-dependentstrength;stress-strengthinterference;lagrangefac

6、torpolynomial;aero-enginecombustorchamber;structuralreliability.III目录目录第1章引言11.1航空发动机可靠性的提出、研究方法及其意义11.1.1航空发动机可靠性的提出11.1.2航空发动机可靠性的研究方法及其发展趋势11.1.3航空发动机可靠性研究的意义21.2应力-强度干涉模型及其发展31.3基于应力-强度干涉模型的可靠性的研究方法及发展趋势41.3.1基于传统的SSI模型的可靠性的研究41.3.2动态应力-强度干涉模型51.3.3各类特定条件下的SSI模型51.3.4随机、模糊应力

7、-强度干涉模型51.4本设计的主要目的和内容6第2章LFP技术及SSI模型的构建72.1离散随机变量的LFP72.2m个离散随机变量的可靠度函数的LFP72.3独立离散热应力的LFP92.4单边依赖离散热强度的LFP102.5热应力依赖强度的应力强度干涉模型（SSI）11第3章航空发动机燃烧室机匣的组成及选材分析123.1航空发动机的基本组成123.2燃烧室的分类及基本构成133.2.1燃烧室的分类133.2.2燃烧室的基本构成143.3燃烧室机匣的选材分析153.3.1燃烧室机匣受力分析153.3.2选材与材料工艺性分析183.3.2.1选材要求18

8、3.3.2.2选材分析19第4章燃烧室匣的有限元热处理及可靠性分析274.1热分析概论27II