Research on Low Cycle Fatigue Reliability-based Robust Design Optimization of Turbine Blade  

作　　者：PENG Maolin YANG Zichun CAO Yueyun CHU Zhuli 

机构地区：[1]Naval University of Engineering

出　　处：《中国电机工程学报》2013年第11期I0015-I0015,17,共1页Proceedings of the CSEE

基　　金：总装预研基金项目（513270301）;武器装备预研基金项目（9140A27050109JB1112）;海军工程大学博士研究生创新基金.

摘　　要：针对涡轮叶片低周疲劳可靠性稳健设计优化问题，对叶片材料进行了高温疲劳试验，采用定量方程随机化方法处理试验数据，获得叶片材料的概率-应变-寿命曲线。采用贝塞尔曲线描述叶片型线方程，建立了涡轮叶片结构及流场的参数化模型，采用热-流-固耦合有限元法对涡轮流场和叶片进行了数值分析，得到叶片动能效率和应力应变分布特性。建立了叶片疲劳可靠性稳健设计优化模型，并采用响应面法获得叶片结构性能函数和极限状态函数，将叶片低周疲劳可靠性作为基本约束条件，采用序列二次规划优化法得到设计优化结果。研究结果表明，优化后的叶片低周疲劳可靠性以及稳健性显著提高，模型及方法正确可行，可用于涡轮叶片以及其他复杂结构的低周疲劳可靠性稳健设计优化。The blade is a key part of the gas turbine. It works in the severe environment with high temperature and high rotation speed. And the gas turbine often works in the variable working condition and the start-stop working condition. So the blade bears large alternating stress and strain. In recent years, low cycle fatigue damage has become one of the most serious damage modes of gas turbine blades, and the study of solving the problem of fatigue reliability-based robust design optimization of turbine blades has been paid close attention.

关 键 词：燃气涡轮叶片 稳健优化设计 疲劳可靠性 低循环 低周疲劳损伤 燃气涡轮机 燃气轮机 破坏模式 

分 类 号：V232.4[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程] TH122