多跨转子系统振动的可靠性灵敏度与可靠性稳健设计
发布时间：2024-02-03 19:34
旋转机械包括汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机、离心压缩机、水轮机、以及航空发动机等机械设备,被广泛应用于电力、航空、航天、化工、纺织、冶金等国民经济领域中。随着科学技术的进步和现代工业水平的提高,旋转机械正在朝着大型、高速、自动化的发展。这对旋转机械在工作当中的稳定性、可靠性等问题提出了更高的要求。旋转机械的失效绝大多数是由于转子系统的故障引起的,其中主要是由振动引起的。因此,如何设计使转子系统在工作当中不会因其振动过大而引起失效,该问题是目前研究的一个焦点问题。 本论文总结了国内外转子动力学发展状况,并结合可靠性相关理论知识对转子系统的可靠性灵敏度进行了分析,并且对其进行了可靠性稳健设计。本文的研究对象是具有多跨的离心压缩机。首先对该转子系统进行了合理的简化,建立了动力学分析模型。重点对转子系统在不平衡激励的情况下对转子的振动特性进行了分析,提取了轴承处最大的振动位移。其次,利用神经网络的函数逼近功能、非线性映射功能、鲁棒性和容错能力等特性,将神经网络技术应用于可靠性灵敏度分析领域,较好地拟合了随机变量与响应之间的高度非线性的函数关系。最后,根据可靠性灵敏度设计方法,对转子进行了可靠...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 转子动力学的研究现状和发展
1.3 可靠性研究的现状和发展
1.4 课题研究的主要内容
第2章 可靠性的基本理论
2.1 可靠性概述
2.1.1 可靠性的定义
2.1.2 可靠度和可靠性的基本指标
2.2 可靠度计算的数值方法
2.2.1 应力-强度干涉模型法
2.2.2 一次二阶矩法
2.2.3 随机摄动方法
2.2.4 随机有限元法
2.2.5 蒙特卡洛法
2.3 可靠性灵敏度与稳健设计
2.3.1 正态分布参数的可靠性灵敏度计算方法
2.3.2 任意分布参数的可靠性灵敏度计算方法
2.3.3 可靠性灵敏度无量纲化
2.3.4 可靠性稳健设计方法
2.4 人工神经网络基础
2.4.1 人工神经元结构
2.4.2 BP神经网络结构
2.4.3 BP神经网络学习算法
2.4.4 BP神经网络设计原则
2.5 本章小结
第3章 转子系统振动特性的有限元分析
3.1 引言
3.2 转子系统振动特性分析的理论基础
3.2.1 转子系统的数学模型
3.2.2 转子系统临界转速及模态分析的相关理论
3.2.3 转子系统不平衡响应分析的相关理论
3.3 基于NASTRAN转子有限元模型的建立
3.3.1 软件介绍
3.3.2 课题的实体模型及工作原理
3.3.3 模型的具体简化
3.3.4 定义MPC多点约束
3.3.5 建立动力学有限元分析模型
3.4 转子系统的模态分析
3.4.1 转子系统弯曲振动特性分析
3.4.2 转子系统扭转振动特性分析
3.4.3 转子系统弯扭耦合振动分析
3.4.4 结果分析
3.5 转子系统的不平衡响应分析
3.6 转子系统不平衡响应结果及后处理
3.6.1 工况一转子系统的不平衡响应分析
3.6.2 工况二转子系统的不平衡响应分析
3.6.3 小结
第4章 转子系统振动的可靠性灵敏度与稳健设计
4.1 引言
4.2 可靠性的试验设计
4.2.1 iSIGHT软件介绍
4.2.2 随机参数的确定
4.2.3 iSIGHT集成试验设计
4.3 基于MATLAB的人工神经网络的可靠性灵敏度分析
4.3.1 神经网络的学习和检验
4.3.2 一次二阶矩法计算可靠度及灵敏度
4.4 基于NESSUS的可靠性灵敏度分析
4.4.1 NESSUS软件简介
4.4.2 NESSUS分析流程
4.4.3 NESSUS中结果提取
4.5 基于灵敏度的稳健设计
第5章 结论和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3894563
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 转子动力学的研究现状和发展
1.3 可靠性研究的现状和发展
1.4 课题研究的主要内容
第2章 可靠性的基本理论
2.1 可靠性概述
2.1.1 可靠性的定义
2.1.2 可靠度和可靠性的基本指标
2.2 可靠度计算的数值方法
2.2.1 应力-强度干涉模型法
2.2.2 一次二阶矩法
2.2.3 随机摄动方法
2.2.4 随机有限元法
2.2.5 蒙特卡洛法
2.3 可靠性灵敏度与稳健设计
2.3.1 正态分布参数的可靠性灵敏度计算方法
2.3.2 任意分布参数的可靠性灵敏度计算方法
2.3.3 可靠性灵敏度无量纲化
2.3.4 可靠性稳健设计方法
2.4 人工神经网络基础
2.4.1 人工神经元结构
2.4.2 BP神经网络结构
2.4.3 BP神经网络学习算法
2.4.4 BP神经网络设计原则
2.5 本章小结
第3章 转子系统振动特性的有限元分析
3.1 引言
3.2 转子系统振动特性分析的理论基础
3.2.1 转子系统的数学模型
3.2.2 转子系统临界转速及模态分析的相关理论
3.2.3 转子系统不平衡响应分析的相关理论
3.3 基于NASTRAN转子有限元模型的建立
3.3.1 软件介绍
3.3.2 课题的实体模型及工作原理
3.3.3 模型的具体简化
3.3.4 定义MPC多点约束
3.3.5 建立动力学有限元分析模型
3.4 转子系统的模态分析
3.4.1 转子系统弯曲振动特性分析
3.4.2 转子系统扭转振动特性分析
3.4.3 转子系统弯扭耦合振动分析
3.4.4 结果分析
3.5 转子系统的不平衡响应分析
3.6 转子系统不平衡响应结果及后处理
3.6.1 工况一转子系统的不平衡响应分析
3.6.2 工况二转子系统的不平衡响应分析
3.6.3 小结
第4章 转子系统振动的可靠性灵敏度与稳健设计
4.1 引言
4.2 可靠性的试验设计
4.2.1 iSIGHT软件介绍
4.2.2 随机参数的确定
4.2.3 iSIGHT集成试验设计
4.3 基于MATLAB的人工神经网络的可靠性灵敏度分析
4.3.1 神经网络的学习和检验
4.3.2 一次二阶矩法计算可靠度及灵敏度
4.4 基于NESSUS的可靠性灵敏度分析
4.4.1 NESSUS软件简介
4.4.2 NESSUS分析流程
4.4.3 NESSUS中结果提取
4.5 基于灵敏度的稳健设计
第5章 结论和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3894563
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