[發明專利]一種基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法

有效

• 申請號: 202110367155.9
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113094987B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 慶光蔚;馮月貴;胡靜波;丁樹慶;王會方;周前飛;吳祥生;蔣銘;王爽
• 申請（專利權）人: 南京市特種設備安全監督檢驗研究院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

1.一種基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1：建立帶有螺栓和夾具緊固連接的懸臂梁試驗模型；

步驟2：對步驟1中的螺栓預緊力進行試驗設計，并進行試驗測試；

步驟3：根據步驟2的試驗結果，基于AR模型建立響應面模型；

所述步驟3具體為：

步驟3.1：將采集的加速度動響應即各個通道加速度時間序列采用AR模型進行自回歸擬合，具體為：加速度時間序列{x(t)}表示為：

x_t＝φ₁x_t-1+φ₂x_t-2+...+φ_px_t-p+ε_t

其中，t＝1,2,...,n，φ_i為自回歸模型參數，i＝1,2,...,p，p為自回歸模型階次，ε_t為高斯白噪聲；

AR模型的階次p通過AIC準則來確定：

其中，N為時間序列長度，為AR模型擬合殘差的方差；

步驟3.2：基于步驟3.1的試驗數據，以每組螺栓預緊力矩為設計參數，設計參數為自變量，AR模型自回歸參數為響應參數，響應參數為因變量，采用多項式擬合方法建立自變量和因變量之間的響應面模型，其形式描述如下：

y(x)是結構系統的響應，m是設計參數數量，x＝(x₁,x₂,…,x_m)為一個m維的根據試驗設計方法確定的空間樣本點，β為所需求解的多項式常數項；

步驟4：根據步驟3建立的響應面模型，對螺栓松動工況進行識別；

所述步驟4具體為：

步驟4.1：調整每組螺栓的力矩至任意松動狀態；

步驟4.2：在懸臂梁自由端施加帶限白噪聲激勵力，采集不同預緊力下懸臂梁中間點的加速度動響應；

步驟4.3：將采集的各個通道加速度時間序列采用AR模型進行自回歸擬合，獲得自回歸模型參數；加速度時間序列{x(t)}表示為：

x_t＝φ₁x_t-1+φ₂x_t-2+...+φ_px_t-p+ε_t

其中，t＝1,2,...,n，φ_i為自回歸模型參數，i＝1,2,...,p，p為自回歸模型階次，ε_t為高斯白噪聲；

步驟4.4：將自回歸模型參數φ_i輸入步驟3建立的響應面模型，預測螺栓預緊力。

2.根據權利要求1所述的基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于：所述步驟1中建立的懸臂梁試驗模型包括板梁，板梁一端通過螺栓和夾具連接固支。

3.根據權利要求2所述的基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于：所述步驟2具體為：

步驟2.1：將連接懸臂梁的螺栓按照距離固支端的距離進行分組，以每組螺栓的預緊力矩為設計參數，采用全因子試驗設計方法進行試驗設計；

步驟2.2：在懸臂梁自由端施加帶限白噪聲激勵力，采集不同預緊力下懸臂梁中間點的加速度動響應。

4.根據權利要求1所述的基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于：所述步驟3.1中，AR模型階次根據AIC準則確定為12階。

5.根據權利要求1所述的基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于：所述步驟3.2中，響應面精度檢驗方法為誤差平方R²、相對均方根誤差RMSE作為響應面模型的檢驗指標；R²越接近于1、RMSE越接近于0，模型精度越高。

6.根據權利要求1所述的基于AR模型向量及響應面的螺栓預緊力識別方法，其特征在于：所述步驟4中從響應面模型中預測螺栓預緊力的方法為遺傳算法。