摘要
高温应变计是航空发动机重要的研保条件,为满足其更高的使用要求,对高温应变计敏感栅结构参数进行了优化。首先,采用有限元计算方法分析了考虑温度误差后敏感栅栅丝长度、栅丝间距和栅丝弯数对测量误差和疲劳寿命的影响;然后,基于响应面法建立了测量误差和疲劳寿命响应面模型,利用多目标灰狼算法进行了结构参数优化设计,得到了Pareto最优解集;最后,根据优化结果制备高温应变计进行了高温振动疲劳试验。研究结果表明,不同参数组合的敏感栅结构对高温应变计的性能影响不同。结合高温应变计制备需求与性能对比来评估得到的Pareto最优解集,得到了一个最优敏感栅结构。高温下优化后的应变计疲劳寿命较优化前相比提升了30.4%,优化效果显著。
High temperature strain gauge is an important research assurance for aero-engines.To meet its higher use requirements,the structural parameters of high temperature strain gauge sensitive grid are optimized.Firstly,the influence of wire length,wire spacing and wire bending number on the measurement error and fatigue life of sensitive grid is analyzed by the finite element method considering the temperature error.Secondly,the response surface model of measurement error and fatigue life is formulated,which is based on response surface methodology.The multi-objective gray wolf algorithm is used to perform the structural parameter optimization,and the Pareto optimal solution set is obtained.Finally,according to the optimization results,a high temperature strain gauge is prepared for high temperature vibration fatigue test.The simulation results show that the sensitive grid structure with different parameter combinations has different effects on the performance of the high temperature strain gauge.The Pareto optimal solution set is evaluated by comparing the production requirements and performance of the high temperature strain gauge,and an optimal sensitive grid structure is obtained.The fatigue life of the optimized strain gauge at high temperature is increased by 30.4%compared with that before optimization,and the optimization effect is remarkable.
作者
张凤玲
张旭
艾延廷
赵亚芝
Zhang Fengling;Zhang Xu;Ai Yanting;Zhao Yazhi(School of Aero-engine,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期144-155,共12页
Chinese Journal of Scientific Instrument
基金
沈阳航空航天大学博士启动基金(120421004)项目资助
关键词
高温应变计
敏感栅
响应面法
参数优化
多目标灰狼算法
high temperature strain gauge
sensitive grid
response surface methodology
parameter optimization
multi-objective grey wolf optimizer
作者简介
张凤玲,2000年在天津大学获得学士学位,2020年在北京航空航天大学获得博士学位,现为沈阳航空航天大学副教授,主要研究方向为航空发动机振动控制、高温动态应变计疲劳寿命。E-mail:fling707@163.com;of high temperature dynamic strain gauge.张旭,2019年于沈阳航空航空航天大学获得学士学位,现为沈阳航空航天大学硕士研究生,主要研究方向为推进系统试验与先进测试技术。E-mail:zhxu317@163.com;通信作者:艾延廷,1986年于沈阳航空工业学院获得学士学位,1989年于西北工业大学获得硕士学位,2006年于东北大学获得博士学位,现为沈阳航空航天大学教授、博士生导师,主要研究方向为航空发动机强度振动、故障诊断与先进测试技术。E-mail:ytai@163.com
