以航空发动机为代表的典型装备具有非常复杂的机械结构系统,一直在高温、高压和高转速的环境中工作运行,其关键部件(特别是风扇轴等转动部件)的故障发生可能导致飞行事故的发生,造成严重的后果,有必要对包括航空发动机部件在内的典型装备部件开展健康评估的工作。并且由于装备部件的结构组成和服役环境日益复杂,其材料属性、几何特征等存在诸多误差和不确定性,给包括状态评估、损伤监测和可靠度评估在内的健康评估工作带来了严重的挑战,因此进行多种不确定性条件下的部件建模和模型的确认评估工作具有十分重要的实际意义和工程价值。论文以某型航空发动机风扇轴、压力容器这两种典型装备部件为研究对象,一方面考虑模型参数的不确定性,分别将风扇轴和压力容器的三维实体模型参数化,在此基础上对其进行有限元分析和参数相关性分析;另一方面在有限元分析基础上,对不确定性条件下的有限元模型确认方法进行了初步研究;最后在对风扇轴有限元模型进行确认的基础上,利用证据理论中证据分析方法,处理疲劳寿命预测模型中的不确定参数,分析其对疲劳寿命和可靠度等的影响。论文的主要研究工作包括:(1)某航空发动机风扇轴和压力容器的三维实体建模及有限元分析建模。依据某型航空发动机的风扇轴实际尺寸,在Pro/E软件中构建了风扇轴的三维实体模型,并进行了合理的简化,然后利用Pro/E与ANSYS workbench的无缝链接,对模型参数化,建立风扇轴有限元分析模型。(2)在实际载荷和约束条件下的有限元应力应变分析及危险部位确定。在轴向力、离心力和扭矩等相关载荷条件下,对发动机风扇轴进行有限元计算,通过风扇轴的应力应变分布云图和整体的受力变形情况,确定出靠近花键端的轴肩处和花键根部为应力集中的危险部位,最大变形出现在风扇轴和风扇盘连接的周向边缘。(3)多种不确定性条件下的有限元模型的确认方法研究。以压力容器为研究对象,对多种不确定性条件下的有限元模型确认流程进行研究。借助Kriging响应面代理模型对压力容器在试验条件下的最大等效应力进行预测,并在一定置信度下给出最大等效应力的置信区间。(4)数据不足条件下的风扇轴有限元模型确认及不确定性参数影响分析。在有限元模型确认的基础上,结合有限元试验设计方法,构建风扇轴基于最大等效应变的Kriging响应面模型,在一定置信度下对风扇轴的最大等效应变范围进行估计。假设在实验数据不足的情况下,利用证据变量将疲劳寿命模型中的不确定性参数处理为证据变量,分析其对风扇轴疲劳寿命预测和可靠度的影响,并与数据充足时,不确定性参数服从正态分布的模型进行对比。