Резюме

Това е визуализация на абонаментното съдържание, влезте, за да проверите достъпа.

Опции за достъп

Купете единична статия

Незабавен достъп до пълната статия PDF.

Изчисляването на данъка ще бъде финализирано по време на плащане.

Абонирайте се за списание

Незабавен онлайн достъп до всички издания от 2019 г. Абонаментът ще се подновява автоматично ежегодно.

Изчисляването на данъка ще бъде финализирано по време на плащане.

теглото

Бележки

Тяговите връзки не могат да се използват за извличане на FBO натоварвания по този начин, тъй като максималното им натоварване се постига при нормален режим на двигателя.

(\ (W_>, SFC _> \)) е известно като точка на утопията (обикновено не е достъпен) и (\ (W_>, SFC _> \)) е известен като надир точка.

Все пак все пак е възможно.

Препратки

Anonymous (2012) Ръководство за демонстрационни проблеми: MSC Nastran 2012. MacNeal-Schwendler Corporation

Bettebghor D, Bartoli N, Grihon S, Morlier J, Samuelides M (2011) Апроксимация на сурогатно моделиране, използвайки смес от експерти, базирана на съвместна оценка. Struct Multidisc Optim 43 (2): 243–259

Cardoso JB, Arora JS (1992) Анализ на конструктивната чувствителност на нелинейна динамична реакция на структурни и механични системи. Struct Multidisc Optim 4 (1): 37–46

Carney KS, Lawrence C, Carney DV (2002) Динамика на избухване на самолетния двигател. В: Седма международна конференция за потребители на LS-DYNA. Livermore Software Technology Corporation, Livermore, стр. 14–17

Cho S, Choi KK (2000) Анализ на чувствителността на дизайна и оптимизиране на нелинейната преходна динамика. Част 1: дизайн на оразмеряване. Int J Numer Methods Eng 48 (3): 351–373

Choi KK, Kim NH (2005) Анализ и оптимизация на структурна чувствителност: нелинейни системи и приложения, том 2. Springer, Ню Йорк

Forrester AIJ, Keane AJ (2009) Последни постижения в сурогатната оптимизация. Prog Aerosp Sci 45 (1): 50–79

Friedman J, Hastie T, Tibshirani R (2001) Елементите на статистическото обучение, том 1. Статистика на Springer Series

Grihon S (2005) Оптимизация на дизайна на пилон. В: Форум 1, проект VIVACE

Haftka RT, Adelman HM (1989) Последни развития в анализа на структурната чувствителност. Struct Multidisc Optim 1 (3): 137–151

Heidari M, Carlson DL, Sinha S, Sadeghi R, Heydari C, Bayoumi H, Son J (2008) Ефективна мултидисциплинарна симулация на събитие за изваждане на вентилатора на двигателя с помощта на MD NASTRAN. Американски институт по аеронавтика и астронавтика, Ню Йорк

Heidari MA, Carlson DL, Yantis T (2002) Процес на анализ на роторната динамика. В: MSC Worldwide aerospace conference and technology showcase, 8–10 април 2002 г., стр. 1–16

Hsieh CC, Arora JS (1984) Анализ на чувствителността на дизайна и оптимизиране на динамичния отговор. Изчислителни методи Appl Mech Eng 43 (2): 195–219

Съпруг JB (2007) Разработване на ефективна структурна симулация на МКЕ на тест за отклоняване на лопатките на вентилатора в турбовентилен реактивен двигател. Докторска дисертация, Университет в Саскачеван

Jain R (2010) Предвиждане на преходни натоварвания и перфорация на корпуса на двигателя по време на събитие на лопатката на ротора на вентилатора. В: Сборник с доклади от конференцията IMPLAST 2010, Провидънс, Род Айлънд, САЩ, 12–14 октомври 2010 г.

Kang BS, Park GJ, Arora JS (2006) Преглед на оптимизацията на конструкции, подложени на преходни натоварвания. Struct Multidisc Optim 31 (2): 81–95

Kennedy MC, O’Hagan A (2000) Предсказване на изхода от сложен компютърен код, когато са налице бързи приближения. Biometrika 87 (1): 1–13

Kim YI, Park GJ (2010) Нелинейна динамична реакция на структурна оптимизация, използваща еквивалентни статични натоварвания. Изчислителни методи Appl Mech Eng 199 (9–12): 660–676

Kim YI, Park GJ, Kolonay RM, Blair M, Canfield RA (2009) Нелинейна динамична реакция на структурна оптимизация на фуга, използваща еквивалентни статични натоварвания. J Aircr 46 (3): 821–831

Lattime SB, Steinetz BM, NASA Glenn Research Center (2002) Системи за контрол на клиренса на турбинния двигател: текущи практики и бъдещи указания. Национална администрация по аеронавтика и космос, Изследователски център на Глен

Лорънс С, Карни К, Галардо V (2003) Изследване на модели на взаимодействие между фаза и корпус. Национална администрация по аеронавтика и космос, Изследователски център на Глен

Лорънс С, Карни К.С., Галардо V, Изследователски център на НАСА Глен (2001) Симулация на структурна динамика на изстрелване на авиационния двигател. Национална администрация по аеронавтика и космос, Изследователски център на Глен

Marler RT, Arora JS (2004) Проучване на многоцелевите методи за оптимизация в инженерството. Struct Multidisc Optim 26 (6): 369–395

Michels G, Genberg V, Doyle K (2004) Използване на DRESP3 за подобряване на мултидисциплинарната оптимизация. В: MSC софтуер, стр. 2004–2030

Miettinen K (1999) Нелинейна многоцелева оптимизация. Спрингър, Ню Йорк

Niu MCY (1999) Структурно проектиране на самолет: практическа информация за проектиране и данни за въздухоплавателни конструкции. Recherche 67:02

Park GJ (2011) Технически преглед на метода на еквивалентни статични натоварвания за структурна оптимизация на нелинейна статична реакция. Struct Multidisc Optim 43 (3): 319–337

Rao SS, Freiheit TI (1991) Модифициран подход към теорията на игрите за многообективна оптимизация. J Mech Des 113: 286

Saaty TL (1977) Метод за мащабиране на приоритетите в йерархичните структури. J Math Psychol 15 (3): 234-281

Sinha SK, Dorbala S (2009) Динамични натоварвания в структурата за задържане на вентилатора на турбовентилатор. J Aerosp Eng 22: 260

Toal DJJ, Bressloff NW, Keane AJ, Holden CME (2011) Разработването на хибридизиран рой от частици за настройка на хиперпараметри на кригинг. Eng Optim 43 (6): 675–699

Tsay JJ, Arora JS (1990) Нелинеен анализ на чувствителността на структурния дизайн за проблеми, зависими от пътя. Част 1: обща теория. Изчислителни методи Appl Mech Eng 81 (2): 183–208

Vance JM (1988) Ротординамика на турбомашините. Wiley-Interscience, Ню Йорк

Vance JM, Murphy B, Zeidan F (2010) Машинна вибрация и ротординамика. Онлайн библиотека Wiley

Благодарности

Изследването, водещо до представените резултати, получи финансиране от Седмата рамкова програма на Европейската общност (FP7/2007-2013) (www.crescendo-fp7.eu) по споразумение за безвъзмездна помощ №. 234344. Авторите са много благодарни на инженерите и изследователите, които са помогнали да се дефинира и извърши тази работа, особено Прафул Сонеджи и Ричард Голдер от Rolls-Royce, Великобритания и Стефан Грихон от Airbus, Франция.

Информация за автора

Принадлежности

Отдел за структурна динамика и аероупругост, Onera, Френската космическа лаборатория, Chatillon, Франция

Димитри Бетебгор и Кристоф Блондо

Група за изчислително инженерство и дизайн, Университет в Саутхемптън, Саутхемптън, Великобритания

Дейвид Тоал и Хаки Ерес

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Автора за кореспонденция

Приложения

Приложение А: Предварителен модален анализ

В този кратък раздел ние просто описваме числените резултати, получени за модален анализ на цялата структура. Както е посочено в раздел 5, може да се наблюдават проблеми с числения резонанс, когато скоростта на въртене на роторите се доближава до естествените честоти на конструкцията. След това проведохме предварителен модален анализ, за ​​да гарантираме, че номиналната скорост на въртене на ротора не е близо до естествени честоти. Както е отбелязано в статията, номиналната скорост на ротора на ротора е 50 Hz, а скоростта на вятърната мелница е 10 Hz. И двете честоти не са близки до естествените собствени честоти на сглобката (Таблица 1). За пълнота изобразихме и формите на първите естествени режими на сглобяването.

Приложение Б: Подробности за изпълнението на сесията за симулация и оптимизация на роторната динамика на FBO

Тук описваме накратко различните решения, които използвахме, за да постигнем нашата двуцелева оптимизация. Окончателният сглобен модел беше модел на MSC.Nastran FEM. Въз основа на предишния ни опит, проведохме оптимизацията с решение MSC.Nastran SOL200. По-точно използвахме различните елементи:

Класически SOL101 и SOL103 бяха използвани първо за стартиране и валидиране на нашия окончателен модел на крайни елементи. Първо беше използван SOL101, за да се гарантира, че в модела няма основен проблем или грешка. SOL103 беше използван за изчисляване на първите основни режими на сглобената структура и получаване на първите основни честоти, за да се отърве от резонансния проблем, докато изпълняваше проблема с ротординамиката. Решенията SOL101 и SOL103 бяха използвани за материалната линейна част на модела: двигател и пилон (фиг. 13).

За първи път стартирахме симулация на събитие Fan Blade Off, базирана на записи на Rolls – Royce, UK. За тази цел започнахме с линейно моделиране и пуснахме решения за преходен и директен анализ на динамиката от MSC: SOL109 и SOL112. Когато се сблъскваме с неразумни отговори на изхода, ние обогатихме нашия модел и достигаме до по-реалистичен модел чрез интегриране на гондола и ротординамични ефекти.

Всеки път, когато се добавяше гондолата, трябваше да се обърнем към нелинейно динамично решение: SOL129. По същия начин използвахме в това решение ротординамичните карти Nastran: RGYRO, ROTORG и др. Както вече беше забелязано, резултатите от симулацията бяха подобни на отговорите, които бихме очаквали за такава симулация, но за нашата оптимизация на дизайна трябваше да извлечем сили при закрепване пилон към крило и двигател към пилон. Това не може да се направи в SOL129. След това трябваше да използваме SOL400 за нелинейна динамична симулация, за да извлечем Nastran SPCFORCES карти.

За да създадем нашите еквивалентни случаи на статично натоварване на FBO, използвахме класически езици за обработка на текст като скриптове на черупки и awk. MATLAB също е използван за последваща обработка на резултатите.

По отношение на сурогатния модел на SFC, не можахме директно да използваме уеб услугата в SOL200. Всъщност такава интеграция изглежда трудно осъществима Бележка под линия 4, тъй като изпълнимият файл MATLAB не е подходящ за интеграция във външния драйвер за реакция на SOL200. Подобна технология наистина е по-лесна с изходния код. Ето защо използвахме сурогатен модел на сурогатния модел, за да получим познатия си изходен код. За да приближим сурогатния модел на SFC, използвахме стратегия, различна от тази, използвана от Университета в Саутхемптън, която беше кригинг модели. Използвахме комбинация от стратегия на експертите, описана в Bettebghor et al. (2011).

Оптимизацията беше извършена със SOL200. Сурогатният модел на SFC е интегриран с помощта на DRESP3 карта, доста популярен инструмент за мултидисциплинарна оптимизация, вижте например Michels et al. (2004). След това фронтът на Парето беше получен чрез автоматизиране на процеса на промяна на коефициента на тежест в скаларна оптимизация чрез стандартни скриптове.

Първите два основни режима на сглобката двигател-пилон-гондола. Имайте предвид, че гондолата не е представена за яснота на режимите на формата. а и б Първи основен режим: \ (F = 3,05 \) Hz, ° С и д втори основен режим \ (F = 5,76 \) Hz

Приложение В: История на преходните зареждания в прикачени файлове

Не можем да дадем цялата преходна история за всички прикачени файлове. За сравнение обаче, например с Husband (2007), в този раздел представяме историята на натоварванията за приспособления от пилон към крило. Както може да се види на фиг. 14 при сравнение с резултатите в Husband (2007), силите са доста сходни по отношение на величината и псевдопериода.

Преходни натоварвания за събитие FBO при закрепване пилон към крило: а Ъгъл на освобождаване 0 °, 90 °, 180 °, д ъгъл на освобождаване 270 °