[發明專利]列車部件裂紋損傷預測方法和裝置

在審

• 申請號: 201810351381.6
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN110390115A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 蔡國強;王堅群;何明
• 申請（專利權）人: 江蘇必得科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明實施例公開了一種列車部件裂紋損傷預測方法和裝置，其中的方法包括：在待檢測列車部件的檢測結構上設置蜂窩傳感器網絡裝置，利用lamb采集歷史損傷數據，利用根據歷史損傷數據獲得對于檢測結構的損傷的壽命分布特征和驗證指標參數，并建立貝葉斯概率預測模型，分析得出驗證指標參數的先驗分布，采用馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法優化貝葉斯概率預測模型的模型參數，并預測檢測結構的損傷的增長速率。本發明的方法和系統，通過應用Bayesian?MCMC的方法并基于大量歷史數據預測列車部件損傷增長，用貝葉斯公式對發生概率進行修正，再利用期望值和修正概率做出最優維修或更新決策，為列車的維修、更換提供更為準確的、直觀化的依據。

技術領域

本發明涉及損傷分析技術領域，尤其涉及一種列車部件裂紋損傷預測方法和裝置。

背景技術

作用在構件上的載荷或應力往往隨時間呈交替變化，疲勞在這種交變應力下的擴展稱為疲勞裂紋的擴展，由此產生的破壞稱為疲勞破壞。大量實踐數據表明，具有初始裂紋的構件，即使受到交變低于靜載荷破壞時的應力裂紋也會擴展，嚴重時甚至導致破壞。疲勞和斷裂是工程中較為常見的構件失效原因。結構疲勞最初源于金屬疲勞問題，在結構疲勞問題中，金屬表面出現裂紋更為普遍，這種裂紋形態，分布位置各異，大致可分為三類：縱裂紋、橫裂紋和龜裂紋。

目前，常用的裂紋擴展模型如下：(1)Pairs公式：Pairs發現應力強度因子幅度ΔK是控制裂紋擴展速率的最關鍵因素，據此提出了著名的pairs公式：

其中，a——裂紋深度或寬度；N——應力循環次數；C、m——和材料有關的參數；ΔK——應力強度因子變化范圍。

(2)Forman公式：在裂紋擴展分析中，中速率區決定作動筒的剩余壽命，不同應力比下的dA/dN-ΔK曲線幾乎是平行的。關于在應力比和斷裂韌性的影響下dA/dN-ΔK曲線的修正模型，是Forman在Pairs公式基礎上提出的：

其中，Kc為斷裂韌度。

考慮到實際應用，對此公式的修正角度有很多，例如加入應力比和門檻應力強度因子幅的影響，將其進一步修正得到：

(3)裂紋全程擴展公式：

上述公式雖然綜合考慮了材料自身參數和外載荷對裂紋擴展速率的影響，但應力強度因子的幅值依然是影響裂紋擴展速率的最顯著影響因素。目前的結構損傷和裂紋增長預測技術大多基于上述方法，不能克服數據不充足、經驗不足等客觀因素，尤其是無法解決裂紋增長速率預測問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種列車部件裂紋損傷預測方法和裝置。

根據本發明實施例的一個方面，提供一種列車部件裂紋損傷預測方法，包括：對列車部件的檢測結構進行損傷檢測；獲取所述檢測結構的歷史損傷數據；其中，損傷數據包括：所述檢測結構的裂紋長度數據；根據所述歷史損傷數據獲得對于所述檢測結構的損傷的壽命分布特征和驗證指標參數，并建立與所述檢測結構的損傷相對應的貝葉斯概率預測模型；根據所述歷史損傷數據分析得出所述驗證指標參數的先驗分布；采用馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法優化貝葉斯概率預測模型的模型參數，并預測所述檢測結構的損傷的增長速率。

可選地，所述獲得對于所述檢測結構的損傷的壽命分布特征和驗證指標參數包括：確定對于所述檢測結構的損傷的壽命分布為對數正態分布：

其中，所述對數正態分布的密度函數為：

其中，μ是損傷尺寸的平均值，σ是損傷尺寸的標準差。