(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210952942.4 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 王艺　高东武　曹航　耿瑞　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 王伟立 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机结构静强度设计与可靠性 双重评价方法 (57)摘要 本申请提供了一种航空发动机结构静强度 设计与可靠性双重评价方法， 包括： 获取评价所 需的基本 数据， 包括设计点 温度下的危险部位应 力、 储备系数、 对应结构 件的静强度设计准则、 材 料极限强度力学性能试验数据； 对设计点温度下 的材料极限强度力学性能试验数据进行处理得 出极限强度的均值和标准差， 之后可得到极限强 度变异系数； 推导可靠度与储备系数、 材料极限 强度变异系数的关系， 得到初步可靠度； 构建回 归模型， 拟合初步可靠度与变异系数得到回归曲 线， 根据所述回归曲线得到结构可靠度； 判断结 构可靠度与对应结构可靠性指标要求中的最低 可靠性指标要求值， 若结构可靠度满足最低可靠 性指标要求值， 则表明结构可靠性满足要求， 反 之则不满足。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115292842 A 2022.11.04 CN 115292842 A 1.一种航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在于， 所述方法包 括： 获取评价所需的基本数据， 所述基本数据包括航空发动机结构件在发动机设计点温度 下的强度计算分析的危险部位应力、 材料极限强度许用值、 储 备系数、 对应结构件的静强度 设计准则、 材 料极限强度力学性能试验数据； 对设计点温度下的材料极限强度力学性能试验数据进行处理得出极限强度的均值和 标准差， 之后根据均值及标准差得到极限强度变异系数； 利用条件失效概率推导得到可靠度与储备系数、 材料极限强度变异系数的关系， 从而 得到初步可靠度； 构建回归模型， 通过回归模型拟合初步可靠度与变异系数得到回归曲线， 根据所述回 归曲线得到结构可靠度； 判断结构可靠度与对应结构可靠性指标要求中的最低可靠性指标要求值， 若结构可靠 度满足最低可靠性指标要求 值， 则表明结构可靠性满足要求， 反 之则不满足。 2.如权利要求1所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 对应发动机设计点温度下的材料极限强度力学性能试验数据的样本量n满足： 式中， 1‑γ表示显著性水平， p表示失效概 率。 3.如权利要求2所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 最低材 料力学性能试验样本量无法满足要求时， 试验样本量至少大于28件。 4.如权利要求1所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 所述极限强度变异系数与极限强度的均值和标准差满足如下关系： 式中， Cv为极限强度变异系数， μ为极限强度的均值， σ 为极限强度的标准差 。 5.如权利要求4所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于： 当航空发动机结构件强度校核选 用材料力学性能的 均值时 ， 均值可靠度 当航空发动机结构件强度校核选用材料力学性能的 ‑3σ值时 ， ‑3σ可靠度 式中， 为正态分布累积失效概 率函数， Cv为变异系数， n 为储备系数。 6.如权利要求5所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 当不进 行可靠度计算时， 只评价材料性能分散性下的结构是否可靠， 基于材料性能均值 的最低储备系数满足 基于材料力学性能 ‑3σ值的最低储备系数满足权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292842 A 2式中， u1‑R为服从正态分布的(1 ‑R)分位数。 7.如权利要求6所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 拟合可靠度与变异系数 得到回归曲线的过程包括： 构建形式为多 项式的回归 模型， 所述回归 模型的表达式为： y＝a0+a1x+...+amxm 式中， a0～am为多项式系数， m为多 项式项数； 确定上述多 项式表达式的参数， 过程包括： 1)设变异系数Cv为自变量x， 可靠度R为变量y， 根据静强度设计准则选取储备系数要求 值n； 2)在[0.0 5,0.2]之间均匀选取p(p＞m)个 变异系数Cv的变量值(x1， x2，…， xp)； 3)根据可靠度计算公式及 给定的储备系数n依次计算x1， x2，…， xp对应的y1， y2，…， yp得 到(xi,yi)； 4)根据下式的最小二乘拟合方法计算多 项式的系数ai； 5)根据下式计算相关系数r(x,y)， 保证相关系数r＞0.999， 则可根据多项式进行可靠 性预估； 6)若无法保证相关系数r＞0.999， 否则应该继续增加样本量(xi,yi)， 重复上述步骤3至 步骤5直至相关系数r＞0.9 99。 8.如权利要求7所述的航空发动机结构静强度设计与可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 多项式的项数m取值 为2或3。 9.如权利要求1至8任一所述的航空发动机结构静强度设计与 可靠性双重评价方法， 其 特征在于， 还 包括： 将可靠度转化为单次飞行任务 时间对应的失效率， 通过所述失效率进一步评价结构静 强度的可靠性。 10.如权利要求9所述的航空发动机结构静强度设计与 可靠性双重评价方法， 其特征在 于， 所述失效率与可靠度满足： λ＝ ‑lnR/t 其中， λ为失效率， R为可靠度， t为单次任务时间。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292842 A 3