机载蒸发循环系统结构的稳健性研究

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1、第6卷第3期2015年8月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．6No．3Aug．2015文章编号：1674—8190(2015)03—382—05机载蒸发循环系统结构的稳健性研究张毅，郭银赛(西京学院机械工程学院，西安710123)摘要：机载蒸发循环系统结构的疲劳寿命易受外界和内部环境的影响，导致无法满足设计要求。采用随机有限元法，参照设计变量和随机变量的变异性，建立机载蒸发循环系统结构疲劳寿命稳健性优化的数学模型；通过引入权因子a，将稳健性优化问题转化为结构

2、疲劳寿命均值和标准差的双目标优化问题。结果表明：合理设置疲劳寿命均值和标准差的权因子，可有效降低设计变量和随机变量对变异的敏感性，进而提高机载蒸发循环系统结构疲劳寿命的稳健性。关键词：机载蒸发循环系统；疲劳寿命；稳健性；均值；标准差中图分类号：V245．3+43文献标识码：AResearchontheRobustnessofAirborneEvaporationCirculatorySystemStructureZhangYi，GuoYinsai(CollegeofMechanicalEngineering，XijingUniv

3、ersity，Xi’an710123，China)Abstract：AsthefatiguelifeofairborneevaporationcirculatorysystemstructureissusceptibletOtheinfluenceofexternalandinternalenvironment，itdoesnotsatisfythedesignrequirements．Basedonstochasticfiniteelementmethodandconsideringthevariabilityofdesign

4、variablesandotherrandomvariables，amathematicmodeloftherobustnessoptimizationoffatiguelifeisestablished．Byintroducingtheweightfactor口，therobustnessoffatiguelifeproblemistransformedintothedoubleobjectiveproblemsofmeanandstandarddeviationoffatiguelife，whicheffectivelyre

5、ducesthesensitivityofthedesignvariablesforfatiguelifeandimprovestherobustnessoffatiguelifebysettingthepowerfactorofmeanandstandarddeviationoffatiguelife．Keywords：airborneevaporationcirculatorysystem；fatiguelife；robustness；mean；standarddeviation0引言大功率的电子设备在现代直升机上获得了广泛

6、应用，无论民用还是军用直升机，其热载荷均比以前增加了许多阻引。传统的空气循环系统已经无法满足现代直升机对制冷量的需求，制冷效率高且制冷量大的机载蒸发循环系统则很好地解决了这收稿日期：2015—05—07；修回日期：2015—06—14基金项目：陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2013JM8040)陕西省教育厅科学研究计划项目(13JKl204)西京学院研究生创新基金通信作者：郭银赛，guoysxj@163．corn一难题口。4]。国外早在20世纪80年代就已经开始应用机载蒸发循环系统，但目前我国直升机尚不具备独立应用机载蒸发

7、循环系统的技术。主要原因之一是机载蒸发循环系统机械结构的疲劳寿命易受外界和内部环境(例如材料性质、结构件特性、载荷施加及振动冲击等随机因素[4巧])的影响，容易导致其机械结构无法满足设计寿命的要求。国内通常采用重复设计的方法解决该问题，以实现在技术和经济上尽量符合理想的设计方案。传统设计方法主要有两方面弊端：一是设计复杂，效率低；二是由于时间和经验的原因，最终设计结构的疲劳寿命往往受到最初设计的影响，在很大程度上依赖于设计者的经验，导致最终确定的设计方案其疲劳寿命第3期张毅等：机载蒸发循环系统结构的稳健性研究383：======

8、======================；2222522225222252一达不到设计要求¨。7J。本文以随机有限元为理论基础，建立机载蒸发循环系统的结构疲劳寿命稳健性优化数学模型，并引人权因子口的概念，将稳健性优化问题转化为结构疲劳寿命均值和标准差的双目标