劉宏杰，曾超，付春雨，劉倫倫，王景新

(內(nèi)燃機(jī)可靠性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/濰柴動(dòng)力股份有限公司，濰坊 261061)

0前言

中國(guó)非道路尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)四階段實(shí)施在即，選擇性催化還原后處理(以下簡(jiǎn)稱(chēng)后處理)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的搭載也是近期困擾各個(gè)企業(yè)的難題。后處理系統(tǒng)及其安裝結(jié)構(gòu)承受著路面激勵(lì)、作業(yè)激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)本體激勵(lì)的共同振動(dòng)沖擊。安裝結(jié)構(gòu)本身通常設(shè)計(jì)有減振部件，整個(gè)系統(tǒng)的受力狀態(tài)極其復(fù)雜，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)可靠性的同時(shí)，還需要兼顧結(jié)構(gòu)輕量化需求，因此需要合理有效地評(píng)估后處理結(jié)構(gòu)[1-2]。

仿真與試驗(yàn)相結(jié)合是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的常用手段[3-4]。仿真中常用交變沖擊載荷進(jìn)行模擬，試驗(yàn)多以零部件耐久試驗(yàn)為主。但是，仿真與試驗(yàn)的工況與實(shí)際的隨機(jī)載荷差異較大，難以真實(shí)地反映系統(tǒng)的振動(dòng)情況。通過(guò)考核的結(jié)構(gòu)在工作中也會(huì)發(fā)生斷裂、變形等故障情況。

本文以某裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)(后處理總成+安裝支架)為研究對(duì)象，考察后處理安裝支架的疲勞損傷。為了構(gòu)造最能反映裝載機(jī)工作中后處理系統(tǒng)振動(dòng)情況的疲勞載荷譜，基于裝載機(jī)典型作業(yè)工況，搭建后處理系統(tǒng)虛擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，獲取時(shí)間載荷歷程。根據(jù)慣性釋放方法，求解后處理安裝支架在單位載荷作用下的應(yīng)力分布，預(yù)測(cè)后處理安裝支架的疲勞損傷，為后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正向開(kāi)發(fā)提供有效依據(jù)。

1 疲勞損傷基本理論

1.1 Miner線(xiàn)性損傷累積理論

零件的損傷可以用一個(gè)趨向可接受最大裂紋長(zhǎng)度的裂紋長(zhǎng)度累積量來(lái)表示。一個(gè)光滑試樣在斷裂時(shí)的裂紋長(zhǎng)度為lf，在循環(huán)載荷S作用次數(shù)為n時(shí)的裂紋長(zhǎng)度為l，累計(jì)損傷量(疲勞損傷)D應(yīng)為l與lf的比值。其中裂紋長(zhǎng)度l用Manson-Halford裂紋擴(kuò)展方程表示：

(1)

式中，l0為初始裂紋長(zhǎng)度，n為載荷當(dāng)前的循環(huán)數(shù)，Nf為最終斷裂時(shí)，外載荷的循環(huán)數(shù)，c為經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，其計(jì)算方法如下：

(2)

當(dāng)D等于1，即l=lf時(shí)，就會(huì)發(fā)生疲勞失效。將公式線(xiàn)性化處理，得到Miner線(xiàn)性疲勞損傷累積理論：損傷在各應(yīng)力水平下隨循環(huán)次數(shù)呈線(xiàn)性增加。試樣材料在載荷σi作用下，經(jīng)過(guò)Ni次循環(huán)產(chǎn)生破壞；如果在該載荷作用下循環(huán)ni次，那么損傷可以表示為：

(3)

Miner線(xiàn)性損傷累積理論，是非線(xiàn)性損傷的線(xiàn)性化，無(wú)法考慮載荷加載次序的影響，但是由于其形式簡(jiǎn)單、操作方便，目前在工程中應(yīng)用廣泛[5]。

1.2 疲勞損傷計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方法

根據(jù)Miner線(xiàn)性損傷累積理論，疲勞計(jì)算需要疲勞載荷譜和S/N曲線(xiàn)作為輸入，如圖1所示。

首先需要構(gòu)造疲勞載荷譜，通常采用有限元方法和多體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行構(gòu)造，其需要包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力幅A、平均應(yīng)力M、循環(huán)次數(shù)n等信息。經(jīng)過(guò)雨流統(tǒng)計(jì)，由疲勞載荷譜得到載荷循環(huán)的作用次數(shù)；根據(jù)試樣的基礎(chǔ)疲勞數(shù)據(jù)(S/N曲線(xiàn))，考慮應(yīng)力水平、結(jié)構(gòu)尺寸、應(yīng)力集中、表面處理狀態(tài)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等影響因素，得到實(shí)際結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的局部S/N曲線(xiàn)；最終得到實(shí)際結(jié)構(gòu)的疲勞損傷分布。

2 后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性研究方法

某型輪式裝載機(jī)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)，為非道路四階段6缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，質(zhì)量約為800 kg，其尾氣后處理系統(tǒng)采用整機(jī)搭載式結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，質(zhì)量約為80 kg；通過(guò)固定支架將后處理總成安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)頂上，后處理支架材料為Q235鋼。圖2中P1、P2為分加速度信號(hào)測(cè)試點(diǎn)位置，X、Y、Z為作動(dòng)器的作用方向，1、2、3為作動(dòng)器的序號(hào)。因?yàn)楹筇幚硐到y(tǒng)的質(zhì)量較大，且系統(tǒng)存在柔性連接，因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在失效風(fēng)險(xiǎn)，影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性。

本文為評(píng)估裝載機(jī)后處理結(jié)構(gòu)可靠性，應(yīng)用多通道準(zhǔn)靜態(tài)疲勞計(jì)算方法。首先，采集裝載機(jī)典型作業(yè)工況下后處理系統(tǒng)的載荷信號(hào)，作為響應(yīng)目標(biāo)信號(hào)；然后，搭建后處理系統(tǒng)的虛擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行激勵(lì)信號(hào)反求，仿真復(fù)現(xiàn)典型作業(yè)工況下后處理系統(tǒng)的振動(dòng)情況，得到后處理支架在各個(gè)螺栓激勵(lì)點(diǎn)的時(shí)間載荷歷程；再應(yīng)用慣性釋放方法，求解各個(gè)激勵(lì)點(diǎn)在單位載荷作用下的應(yīng)力分布；將時(shí)間載荷歷程與應(yīng)力分布計(jì)算結(jié)果進(jìn)行線(xiàn)性疊加，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的疲勞載荷譜；最后，應(yīng)用Miner線(xiàn)性損傷累積理論、雨流統(tǒng)計(jì)等方法，得到結(jié)構(gòu)的疲勞損傷分布[6]。技術(shù)路線(xiàn)流程見(jiàn)圖3。

3 裝載機(jī)典型作業(yè)工況測(cè)試

3.1 信號(hào)采集試驗(yàn)

影響發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性的激勵(lì)載荷，一部分來(lái)自于路面或者鏟運(yùn)作業(yè)，一部分來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)本身。采用實(shí)際作業(yè)工況產(chǎn)生的載荷進(jìn)行分析，最能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)可靠性[7]。受限于工程車(chē)輛真實(shí)作業(yè)場(chǎng)地限制，本試驗(yàn)在工程車(chē)輛專(zhuān)用試車(chē)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。測(cè)試采集裝載機(jī)的典型作業(yè)工況，包括V型作業(yè)循環(huán)、8字顛簸路和高速行車(chē)工況。

V型作業(yè)循環(huán)表示裝載機(jī)的實(shí)際鏟運(yùn)工況，一個(gè)作業(yè)循環(huán)約為20 s。8字顛簸路表示裝載機(jī)在作業(yè)場(chǎng)地內(nèi)部，進(jìn)行場(chǎng)地轉(zhuǎn)換的行車(chē)工況，以坑洼路面為主，一個(gè)循環(huán)約為40 s。高速行車(chē)工況表示裝載機(jī)在不同作業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)的行車(chē)工況，以城市硬化路面為主，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)約為25 s。V型作業(yè)循環(huán)信號(hào)采集試驗(yàn)，如圖4所示。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，V型作業(yè)循環(huán)、8字顛簸路和高速行車(chē)工況的載荷占比分別為0.7、0.2和0.1。典型作業(yè)工況按照載荷占比進(jìn)行有序組合，可反映裝載機(jī)結(jié)構(gòu)總疲勞損傷，定義公式如下

D=∑IDi

(4)

式中，D為總疲勞損傷，I為不同工況的載荷占比，Di為不同工況的損傷。

測(cè)試采集典型作業(yè)工況的加速度信號(hào)，部分測(cè)點(diǎn)P1和P2如圖2所示，配套發(fā)動(dòng)機(jī)主激勵(lì)頻率為95 Hz，信號(hào)采集的采樣頻率為2 048 Hz。采樣頻率大于10倍的主激勵(lì)頻率，滿(mǎn)足加速度信號(hào)分析需求。每個(gè)工況分別采集3組數(shù)據(jù)。

3.2 信號(hào)數(shù)據(jù)處理

原始采集信號(hào)采樣率過(guò)高，數(shù)據(jù)量太大，故重新設(shè)置采樣頻率，最高至1 024 Hz。首先，分析主激勵(lì)源，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及主激勵(lì)頻率，同時(shí)考慮采樣頻率至少為關(guān)心信號(hào)(可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)損壞的激勵(lì)信號(hào))最高頻率的2倍，確定分析頻率范圍為0～512 Hz；然后，進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，去除無(wú)效信號(hào)和零飄信號(hào)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)(最大值、最小值和均方根)選擇一致性較好的一組數(shù)據(jù)，去除幅值過(guò)大的毛刺信號(hào)；最后，進(jìn)行帶通濾波，將過(guò)高或過(guò)低不正常的頻率信號(hào)濾除，保留關(guān)心頻率段的數(shù)據(jù)。

需要注意的是，重新采樣會(huì)產(chǎn)生一定的幅值降，對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)有較大影響。為保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，重采樣率以幅值降小于5%為宜。

4 后處理系統(tǒng)的虛擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)

裝載機(jī)道路載荷采集試驗(yàn)獲取了測(cè)點(diǎn)位置的加速度響應(yīng)信號(hào)。但是，為構(gòu)建疲勞載荷譜，需要螺栓激勵(lì)點(diǎn)位置的激勵(lì)載荷信號(hào)，為此需要搭建多體動(dòng)力學(xué)模型。為提高分析精準(zhǔn)性，采用柔性體支架，搭建剛?cè)狁詈咸摂M振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，仿真復(fù)現(xiàn)裝載機(jī)典型作業(yè)工況下后處理系統(tǒng)的振動(dòng)過(guò)程，提取螺栓激勵(lì)點(diǎn)的力和力矩的時(shí)間載荷歷程[8]。

4.1 后處理支架柔性體生成

為準(zhǔn)確得到后處理安裝支架的應(yīng)力分布，對(duì)支架進(jìn)行柔性處理，即考慮后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微觀變形、內(nèi)應(yīng)力的分布和大小，避免結(jié)構(gòu)剛度太大，可以更加真實(shí)地反映后處理系統(tǒng)的振動(dòng)情況。

建立柔性體支架模型。采用Optistruct求解器，基于模態(tài)綜合法(CMSMETH)，采用Lanczos法提取特征值，采用ASET法約束定義外聯(lián)點(diǎn)，并賦予后處理支架材料(Q235鋼)屬性，求解固有頻率特征值，用于真實(shí)地模擬系統(tǒng)的質(zhì)量分布和力學(xué)特性。

4.2 搭建剛?cè)狁詈咸摂M試驗(yàn)臺(tái)

根據(jù)后處理系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)，適當(dāng)簡(jiǎn)化柔性體支架模型。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體采用剛體，后處理總成簡(jiǎn)化為質(zhì)量點(diǎn)，并考慮其質(zhì)量、質(zhì)心位置和慣量參數(shù)。

后處理系統(tǒng)中，柔性連接采用襯套力(bushing)進(jìn)行模擬。柔性連接的剛度數(shù)據(jù)通過(guò)性能試驗(yàn)獲得，試驗(yàn)按照螺栓預(yù)緊后的安裝狀態(tài)進(jìn)行，如圖5所示。3個(gè)方向的非線(xiàn)性剛度特性曲線(xiàn)如6圖所示。阻尼性能采用線(xiàn)性值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取剛度特性曲線(xiàn)中(0, 0)點(diǎn)處剛度值的0.5%。

定義6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)，如圖2所示。以3個(gè)豎直方向(Z1、Z2、Z3)、2個(gè)縱向(Y1、Y2)和1個(gè)橫向(X)模擬裝載機(jī)工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)姿態(tài)。主要包括豎直振動(dòng)、俯仰振動(dòng)、側(cè)傾振動(dòng)、橫向振動(dòng)、繞豎直方向的橫擺振動(dòng)、縱向振動(dòng)。運(yùn)動(dòng)激勵(lì)作為載荷反求的輸入通道，定義測(cè)試請(qǐng)求作為載荷反求的輸出通道。定義的測(cè)試位置與信號(hào)采集試驗(yàn)中測(cè)點(diǎn)位置保持一致，部分測(cè)點(diǎn)P1和P2如2圖所示。輸出3個(gè)方向的加速度信號(hào)。對(duì)仿真的加速度信號(hào)與試驗(yàn)采集的加速度信號(hào)進(jìn)行相對(duì)損傷計(jì)算，以評(píng)價(jià)激勵(lì)信號(hào)的準(zhǔn)確性。

最后，將包含模態(tài)信息的柔性體支架導(dǎo)入多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件中，建立剛?cè)狁詈系暮筇幚硐到y(tǒng)虛擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。以基于實(shí)測(cè)加速度信號(hào)且經(jīng)過(guò)載荷反求計(jì)算獲取的激勵(lì)信號(hào)為激勵(lì)源，激勵(lì)虛擬振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，輸出螺栓激勵(lì)點(diǎn)的力和力矩的時(shí)間載荷歷程。

5 后處理系統(tǒng)的慣性釋放模型

靜力學(xué)分析中，要求結(jié)構(gòu)沒(méi)有剛體位移，即具有明確的約束邊界，否則求解器無(wú)法計(jì)算。而對(duì)于一些沒(méi)有明確邊界的場(chǎng)景，例如運(yùn)行的衛(wèi)星和飛機(jī)、航行的輪船和行駛中的汽車(chē)(懸架、車(chē)架、駕駛室)等，分析對(duì)象處于勻加速狀態(tài)，沒(méi)有明確約束邊界，結(jié)構(gòu)的相對(duì)位移和應(yīng)力狀態(tài)都是相對(duì)穩(wěn)定的，靜力學(xué)求解器無(wú)法求解，但是慣性釋放可以對(duì)這種無(wú)約束的工況進(jìn)行分析求解。

5.1 慣性釋放基本方法

慣性釋放簡(jiǎn)單而言就是用結(jié)構(gòu)的慣性力來(lái)平衡外力。首先，計(jì)算外載荷作用下每個(gè)節(jié)點(diǎn)在各個(gè)方向上的加速度，外載荷F可以表示為

(5)

式中，F(xiàn)i和Mi分別為外載荷的集中力和集中力矩。

整體質(zhì)量為m的結(jié)構(gòu)，在外載荷F作用下產(chǎn)生的平動(dòng)加速度at和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度ar分別為：

(6)

式中，I為結(jié)構(gòu)慣性矩矩陣。

節(jié)點(diǎn)i的加速度ai可以表示為：

(7)

然后，再將加速度轉(zhuǎn)化為慣性載荷，節(jié)點(diǎn)i的慣性載荷fi,F為：

fi,F=Miai

(8)

最后，將慣性載荷反向施加到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)造平衡力系，使結(jié)構(gòu)的總載荷為零，得到慣性釋放方程，求解方程即可得到fi即為節(jié)點(diǎn)i上的合載荷。

fi-fi,F=0

(9)

5.2 后處理支架的應(yīng)力分布求解

本文應(yīng)用慣性釋放方法，求解在單位激勵(lì)載荷作用下后處理支架的應(yīng)力分布。

采用Hypermesh軟件建立慣性釋放模型(如圖7所示)，采用Optistruct求解器，調(diào)用INREL卡片設(shè)置自動(dòng)慣性釋放法，系統(tǒng)自動(dòng)施加虛擬約束，不再添加額外的約束SUPPORT1。

柔性連接采用CBUSH單元模擬，設(shè)置6個(gè)方向的剛度和阻尼參數(shù)，與多體模型一致。采用COMN2單元，模擬后處理總成的質(zhì)量和慣性屬性，螺栓連接采用Rigid單元。在每個(gè)激勵(lì)點(diǎn)，即螺栓安裝點(diǎn)施加3個(gè)方向的單位力和單位力矩載荷，螺栓11個(gè)，共66個(gè)通道。

6 基于典型工況的疲勞損傷分析與討論

6.1 疲勞損傷仿真預(yù)測(cè)

在疲勞分析軟件中，將慣性釋放計(jì)算得到的應(yīng)力分布結(jié)果與時(shí)間載荷歷程進(jìn)行線(xiàn)性疊加，再現(xiàn)后處理安裝支架各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力/時(shí)間的疲勞載荷譜。結(jié)合材料的S/N曲線(xiàn)和Miner線(xiàn)性損傷累積理論，完成對(duì)后處理安裝支架的疲勞損傷分析、安全系數(shù)計(jì)算及危險(xiǎn)部位的預(yù)測(cè)[9]。

根據(jù)后處理安裝支架材料參數(shù)，估算S/N曲線(xiàn)。采用Miner Modified方法對(duì)S/N曲線(xiàn)進(jìn)行修正，疲勞極限點(diǎn)以后的曲線(xiàn)斜率為2k-1，如圖 8 所示。圖中Miner Original、Miner Modified和Miner Elementary代表3種S/N曲線(xiàn)修正方法。

6.2 分析與討論

分別對(duì)裝載機(jī)的3種典型作業(yè)工況進(jìn)行疲勞損傷分析，得到的Haigh圖、雨流分布和損傷分布圖，如圖9～11所示；疲勞損傷計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

圖9為Haigh圖，表示材料在不同的循環(huán)特性下具有不同的疲勞極限，是在規(guī)定的破壞循環(huán)壽命下，把不同應(yīng)力比R下的疲勞極限點(diǎn)連接而成，反映疲勞載荷作用水平，并用來(lái)計(jì)算疲勞安全系數(shù)。圖9中等壽命曲線(xiàn)以?xún)?nèi)，表示壽命N>107，不產(chǎn)生疲勞破壞；等壽命曲線(xiàn)以外，表示壽命N<107，產(chǎn)生疲勞破壞。用來(lái)計(jì)算后處理安裝支架的疲勞安全系數(shù)s，其意義以高速行車(chē)工況來(lái)舉例說(shuō)明。圖10中點(diǎn)2為高速行車(chē)工況的最危險(xiǎn)工況點(diǎn)，其疲勞安全系數(shù)定義為：

(10)

式中，02表示原點(diǎn)與最危險(xiǎn)工況點(diǎn)的距離，04表示原點(diǎn)經(jīng)過(guò)最危險(xiǎn)工況點(diǎn)至等壽命線(xiàn)的距離。V型作業(yè)循環(huán)、8字顛簸路和高速行車(chē)工況的疲勞安全系數(shù)分別為：0.9、1.6和4.5。

圖10為雨流分布圖，表示對(duì)所研究材料的應(yīng)力/應(yīng)變非線(xiàn)性循環(huán)關(guān)系進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為由載荷時(shí)間歷程得到的應(yīng)力/應(yīng)變遲滯回線(xiàn)與造成疲勞損傷是等效的。從圖中可以看出，隨機(jī)載荷基本滿(mǎn)足正態(tài)分布。V型作業(yè)循環(huán)、8字顛簸路和高速行車(chē)工況的最危險(xiǎn)工況造成的損傷對(duì)總損失的占比分別為：8.8%、15.2%和10%。

圖11為損傷分布圖。由圖可見(jiàn)，裝載機(jī)進(jìn)行V型作業(yè)循環(huán)時(shí)，后處理安裝支架產(chǎn)生的疲勞損傷最大，8字顛簸路次之，高速行車(chē)工況最小?？紤]不同工況的載荷占比，根據(jù)式(4)，得到全壽命周期的后處理安裝支架的總損傷值為0.1344，最大損傷的發(fā)生位置為圖12a)中圓圈位置。這為結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)提供方向。

表1 疲勞損傷計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上分析可知，V型作業(yè)循環(huán)的最危險(xiǎn)工況點(diǎn)的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅分別為62 MPa和161 MPa，位于等壽命曲線(xiàn)外，其疲勞安全系數(shù)0.9；該工況的最大損傷占比為8.8%，最大損傷為0.192。發(fā)動(dòng)機(jī)后處理安裝支架發(fā)生的疲勞損傷主要受裝載機(jī)實(shí)際鏟運(yùn)工況的影響，同時(shí)考慮V型作業(yè)循環(huán)的載荷占比最大，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的正向設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)關(guān)注實(shí)際作業(yè)工況。

7 結(jié)論

1)以裝載機(jī)典型作業(yè)工況獲取的激勵(lì)信號(hào)能真實(shí)地反映后處理系統(tǒng)的振動(dòng)情況。將其與慣性釋放方法、多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)構(gòu)造疲勞載荷譜、預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)后處理安裝支架疲勞損傷方法結(jié)合，可以有效地評(píng)估后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性。

2)裝載機(jī)V型作業(yè)造成的疲勞損傷相對(duì)較大，設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注。疲勞損傷計(jì)算的Haigh圖、雨流分布和損傷分布是評(píng)估疲勞損傷的重要依據(jù)。綜合分析能有效預(yù)測(cè)后處理安裝支架的風(fēng)險(xiǎn)位置，為后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方案提供依據(jù)，具備較高的工程應(yīng)用價(jià)值。