基于在线监测和粒子滤波的裂纹扩展预测方法

发布时间：2021-06-26 12:31

　　飞行器健康预测与管理（PHM）系统可通过在线监测飞行器的健康状态,实现关键元件的寿命预测,最终指导任务决策与后勤保障维护,对缩短在役飞机的停机时间,延长飞行寿命和增强维护保障具有重要的应用价值与经济效益。疲劳裂纹作为飞行器关键元件的常见损伤之一,是PHM系统监测的重点。然而疲劳裂纹的扩展是一个非线性非高斯的动态随机过程,包含多种不确定性因素,其萌生与扩展往往与理论分析的结果相背离。为克服多种不确定性因素的影响,有效监测与预测疲劳裂纹的萌生与扩展,推进PHM技术的发展,本文结合主动Lamb波在线监测技术,构建并改进了描述裂纹扩展的状态空间模型,最终利用粒子滤波及其改进算法,对多种航空结构的裂纹扩展寿命预测进行了研究。本文的主要研究工作包含以下内容:一、以主动Lamb波在线监测技术构建观测方程,以裂纹扩展的Paris规则构建状态方程,建立描述裂纹扩展的状态空间模型,并以此为基础提出了一种基于Lamb波-粒子滤波的结构疲劳裂纹扩展的在线预测方法,以克服不确定性因素的影响,实现了孔边裂纹的在线预测,验证了算法的有效性。二、提出了基于主动Lamb波的结构疲劳裂纹扩展观测方程的建立方法,分别针对开... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

PoF方法在PHM上的应用

南京航空航天大学博士学位论文与统计学方法，其分类明细如图 1.2 所示。Peng[51]将数据驱动方法分类为机器学习方学方法是持有一致的意见，但是 Peng 认为数据驱动预测方法大部分起源于模型识别学方法应包含多元统计分析法(例如静态和动态主成分分析)，线性与二次差别式，局乘法，典型变量分析，学习矢量法，Bayesian 估计(粒子滤波，隐式/半隐式马尔可夫归模型等。

图 1.2 文献中数据驱动预测方法的分类明细驱动方法的分类上，由于判定的标准不同，学者们在研究分类上，同课题应用及相关知识的理解，结合目前所接触并可能应用到的数据学习方法一类进行包容，将其与上述算法一起归纳为人工智能算法驱动方法的归类与总结如图 1.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元法的涡轮盘低周疲劳寿命预测方法研究[J]. 王鹏.  电子世界. 2016(22)
[2]PHM技术国内外发展情况综述[J]. 吕琛,马剑,王自力.  计算机测量与控制. 2016(09)
[3]扩展有限元法在结构件疲劳寿命估算中的应用[J]. 陆勇俊,张欢庆,王峰会,杨溢,楼康.  应用力学学报. 2016(03)
[4]一种基于熵增理论的疲劳-蠕变交互作用损伤模型及试验验证[J]. 陈凌,张贤明,刘飞,欧阳平,刘先斌.  中国机械工程. 2016(10)
[5]箱粒子滤波理论综述[J]. 于洁,刘昌云,李志汇.  电光与控制. 2015(11)
[6]某型飞机平尾大轴延寿修理研究中的无损检测技术[J]. 曹强,贺旺,付刚强.  航空维修与工程. 2015(09)
[7]灰色模型在疲劳寿命预测中的应用[J]. 王海山,刘峰,曹燕龙,陈金池.  机械制造与自动化. 2015(03)
[8]基于FBG反射谱特征的修补结构裂纹扩展监测[J]. 袁慎芳,金鑫,邱雷,黄红梅.  光谱学与光谱分析. 2015(03)
[9]基于应变能的复杂应力场低周疲劳分析[J]. 高超干,胡明敏.  力学季刊. 2015(01)
[10]金属疲劳裂纹声发射特性分析及检测概率研究[J]. 韩晖,肖迎春,白生宝,刘国强,黄博.  科学技术与工程. 2014(23)

博士论文
[1]基于热力学分析的疲劳损伤与寿命预测研究[D]. 封硕.西北工业大学 2015
[2]粒子滤波改进算法及其应用研究[D]. 曹蓓.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
[3]不确定性疲劳寿命预测方法研究[D]. 王旭亮.南京航空航天大学 2009
[4]民航发动机健康管理中的寿命预测与维修决策方法研究[D]. 戎翔.南京航空航天大学 2008
[5]航空发动机主轴承使用寿命预测技术研究[D]. 苗学问.北京航空航天大学 2008
[6]疲劳寿命预测若干方法的研究[D]. 雷冬.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]ADB610钢疲劳裂纹扩展的统计分布研究[D]. 王神洲.昆明理工大学 2012
[2]考虑不能覆盖失效的模糊多状态系统可靠性分析[D]. 雷鹏.电子科技大学 2010



本文编号：3251348