[發明專利]渦輪軸結構可靠性分析方法、分析裝置及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202010469876.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111783238B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 馮凱旋;呂震宙;何良莉;凌春燕
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F119/02
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種渦輪軸結構可靠性分析方法，其特征在于，包括：

從重要抽樣樣本池中隨機選取N₀個樣本點作為初始訓練樣本集，構建初始PCE模型；

將所述重要抽樣樣本池中U函數的數值為最小值的樣本點添加至所述初始訓練樣本集中形成目標訓練樣本集，并將所述目標訓練樣本集輸入響應函數中，生成目標響應集；

根據所述目標訓練樣本集和所述目標響應集對所述初始PCE模型的參數進行重復更新生成目標PCE模型，直至所述重要抽樣樣本池中的各所述樣本點對應的U函數的數值均大于或等于預設值；

根據所述目標PCE模型計算所述渦輪軸結構的失效概率；

在所述從重要抽樣樣本池中隨機選取N₀個樣本點作為初始訓練樣本集之前，所述分析方法還包括：

計算渦輪軸結構中結構響應函數的設計點；

所述計算渦輪軸結構中結構響應函數的設計點包括：

采用迭代法求解結構響應函數對應的設計點；

以所述設計點作為抽樣中心，并根據重要抽樣密度函數隨機抽取N個樣本點構建重要抽樣樣本池；

所述采用迭代法求解結構響應函數對應的設計點包括：

初始化結構響應函數對應的預設設計點，所述預設設計點為n維隨機向量；

計算所述預設設計點在n維向量空間上對應的n個失效系數；

根據均值向量及所述失效系數計算所述預設設計點對應的可靠度指標；

根據所述可靠度指標計算目標設計點坐標，并以所述目標設計點作為新的預設設計點對所述目標設計點重復更新，直至前后兩次求得的可靠度指標小于預設偏差。

2.根據權利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述PCE模型的預測值服從均值為標準差為v_PC(x)的高斯分布，通過第一公式計算所述重要抽樣樣本池中U函數的數值為最小值的樣本點，所述第一公式為：

其中，x^new為U函數的數值為最小值的樣本點，x^SP為重要抽樣樣本池。

3.根據權利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述重要抽樣密度函數為：

其中，h_X(x)為結構重要抽樣密度，x_i為向量x的第i維隨機變量，為x_i的標準差，x_i^*為目標設計點的第i維隨機變量。

4.根據權利要求3所述的分析方法，其特征在于，所述隨機變量包括工作溫度、軸向力、陀螺力矩、慣性力、振動扭矩、材料的彈性模量及渦輪轉速中至少一種。

5.一種渦輪軸結構可靠性分析裝置，其特征在于，包括：

樣本選取模塊，初始化結構響應函數對應的預設設計點，所述預設設計點為n維隨機向量；計算所述預設設計點在n維向量空間上對應的n個失效系數；根據均值向量及所述失效系數計算所述預設設計點對應的可靠度指標；根據所述可靠度指標計算目標設計點坐標，并以所述目標設計點作為新的預設設計點對所述目標設計點重復更新，直至前后兩次求得的可靠度指標小于預設偏差；以所述設計點作為抽樣中心，并根據重要抽樣密度函數隨機抽取N個樣本點構建重要抽樣樣本池；從重要抽樣樣本池中隨機選取N₀個樣本點作為初始訓練樣本集，構建初始PCE模型；

處理模塊，將所述重要抽樣樣本池中U函數的數值為最小值的樣本點添加至所述初始訓練樣本集中形成目標訓練樣本集，并將所述目標訓練樣本集輸入響應函數中，生成目標響應集；

參數更新模塊，根據所述目標訓練樣本集和所述目標響應集對所述初始PCE模型的參數進行重復更新生成目標PCE模型，直至所述重要抽樣樣本池中的各所述樣本點對應的U函數的數值均大于或等于預設值；

失效概率計算模塊，根據所述目標PCE模型計算所述渦輪軸結構的失效概率。

6.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述程序被處理器執行時實現如權利要求1至4中任一項所述的渦輪軸結構可靠性分析方法。