[發(fā)明專利]一種金屬板裂紋損傷評(píng)估系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110288947.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN113204861B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)方;冉允萌;徐多;王翔宇;竇照峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G01B21/02;G06F111/08;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京眾澤信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11701
• 代理人: 張艷萍

本發(fā)明公開了一種金屬板裂紋損傷評(píng)估系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：測(cè)量值獲取模塊，獲取金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值；損傷計(jì)算模塊，結(jié)合疲勞裂紋擴(kuò)展模型和最小二乘法估計(jì)模型計(jì)算金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值；誤差修正模塊，利用核函數(shù)算法對(duì)金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值進(jìn)行誤差修正；剩余壽命計(jì)算模塊，對(duì)金屬板的剩余壽命進(jìn)行計(jì)算，得到金屬板剩余壽命計(jì)算值；重采樣模塊，對(duì)金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值和金屬板剩余壽命計(jì)算值進(jìn)行重采樣；損傷評(píng)估模塊，根據(jù)金屬板裂紋長(zhǎng)度重采樣值計(jì)算金屬板裂紋長(zhǎng)度評(píng)估值，并根據(jù)金屬板剩余壽命重采樣值計(jì)算金屬板剩余壽命評(píng)估值。本發(fā)明考慮了環(huán)境導(dǎo)致的材料參數(shù)波動(dòng)和測(cè)量誤差等多種不確定因素，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度高，算法靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬板裂紋損傷評(píng)估系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在腐蝕環(huán)境下，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)(如，航空裝備結(jié)構(gòu))的健康評(píng)估需要綜合考慮載荷和環(huán)境的綜合作用，現(xiàn)有的對(duì)于腐蝕損傷的概率壽命評(píng)估方法多是利用實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，直接給出特定材料和腐蝕環(huán)境下壽命的概率分布。這種方法對(duì)于同批次產(chǎn)品整體的壽命評(píng)估具有較好的效果，但對(duì)于個(gè)體結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)評(píng)估則具有較大的不確定性，在評(píng)估過程中的認(rèn)知也非常模糊，因而難以通過這種方法給出單獨(dú)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確概率壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬板裂紋損傷評(píng)估系統(tǒng)和方法，用以解決準(zhǔn)確評(píng)估金屬板裂紋長(zhǎng)度和金屬板剩余壽命的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬板裂紋損傷評(píng)估系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：測(cè)量值獲取模塊，用于獲取金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值；損傷計(jì)算模塊，根據(jù)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值，結(jié)合疲勞裂紋擴(kuò)展模型和最小二乘法估計(jì)模型計(jì)算金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值；誤差修正模塊，利用核函數(shù)算法對(duì)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值進(jìn)行誤差修正，得到金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值；剩余壽命計(jì)算模塊，根據(jù)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值對(duì)所述金屬板的剩余壽命進(jìn)行計(jì)算，得到金屬板剩余壽命計(jì)算值；重采樣模塊，對(duì)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值進(jìn)行重采樣以得到金屬板裂紋長(zhǎng)度重采樣值，及對(duì)所述金屬板剩余壽命計(jì)算值進(jìn)行重采樣以得到金屬板剩余壽命重采樣值；以及損傷評(píng)估模塊，基于所述金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值和所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值，根據(jù)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度重采樣值計(jì)算得到金屬板裂紋長(zhǎng)度評(píng)估值，及根據(jù)所述金屬板剩余壽命重采樣值計(jì)算得到金屬板剩余壽命評(píng)估值；其中，所述金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值包括多個(gè)周期時(shí)刻的值，所述金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值包括對(duì)應(yīng)于所述金屬板裂紋長(zhǎng)度測(cè)量值的多個(gè)周期時(shí)刻的值，所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值包括對(duì)應(yīng)于所述金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值的所述多個(gè)周期時(shí)刻中的每個(gè)周期時(shí)刻的值進(jìn)行多次修正后的值。

優(yōu)選地，所述損傷計(jì)算模塊還用于：根據(jù)帕里斯公式得到帶有第一材料參數(shù)和第二材料參數(shù)的金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值的迭代計(jì)算公式；利用第三材料參數(shù)表示所述第一材料參數(shù)和所述第二材料參數(shù)，根據(jù)帶遺忘因子的最小二乘法計(jì)算得到第三材料參數(shù)計(jì)算值；以及根據(jù)所述第三材料參數(shù)計(jì)算值得到第一材料參數(shù)計(jì)算值和第二材料參數(shù)計(jì)算值，從而得到所述金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值。

優(yōu)選地，所述誤差修正模塊還用于：對(duì)第一材料參數(shù)初始值和第二材料參數(shù)初始值進(jìn)行采樣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第三材料參數(shù)初始值的采樣；結(jié)合核函數(shù)算法對(duì)第三材料參數(shù)進(jìn)行迭代計(jì)算得到第三材料參數(shù)在所述多個(gè)周期時(shí)刻中的每個(gè)周期時(shí)刻的多次修正后的值，即第三材料參數(shù)修正值；以及根據(jù)所述第三材料參數(shù)修正值對(duì)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度計(jì)算值進(jìn)行修正，得到所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值。

優(yōu)選地，所述重采樣模塊包括：裂紋長(zhǎng)度重采樣子模塊，對(duì)所述金屬板裂紋長(zhǎng)度修正值以隨機(jī)采樣的方式進(jìn)行重采樣，得到金屬板裂紋長(zhǎng)度重采樣值；以及剩余壽命重采樣子模塊，對(duì)所述金屬板剩余壽命計(jì)算值以隨機(jī)采樣的方式進(jìn)行重采樣，得到金屬板剩余壽命重采樣值。