[發(fā)明專利]一種核電閥門加速壽命試驗中的最佳應(yīng)力和樣本分配確定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110660265.4 | 申請日： | 2021-06-15 |
| 公開（公告）號： | CN113407896B | 公開（公告）日： | 2022-10-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 唐樟春;植良蕊;夏艷君;丁林飛;吳文鋒;袁云龍;周斌 | 申請（專利權(quán)）人： | 電子科技大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/11 | 分類號： | G06F17/11;G06F30/20;G06F119/04 |
| 代理公司： | 電子科技大學(xué)專利中心 51203 | 代理人： | 陳一鑫 |
| 地址： | 611731 四川省成*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 核電 閥門 加速 壽命 試驗 中的 最佳 應(yīng)力 樣本 分配 確定 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種核電閥門加速壽命試驗中的最佳應(yīng)力和樣本分配確定方法，屬于核電閥門可靠性分析領(lǐng)域，尤其爭對閥門加速壽命試驗。在對閥門加速壽命試驗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計求解最佳應(yīng)力水平和最佳樣本分配比時，將隨機游走優(yōu)化算法和懲罰函數(shù)法結(jié)合有效的解決了帶約束的優(yōu)化求解問題，并且在求變量更優(yōu)值的同時使得懲罰因子的確定更加的準(zhǔn)確和簡易，為其他優(yōu)化算法求解帶約束問題提供了新思路。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于核電閥門可靠性分析領(lǐng)域，尤其爭對閥門加速壽命試驗。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的核電閥門加速壽命試驗存在著試驗時間較長、樣本量較大的缺點，因此，有必要對加速壽命試驗方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，尋找一組最佳的應(yīng)力水平和試樣分配比例，使閥門在正常應(yīng)力水平時壽命估計值的精度最高，試驗時間縮短，同時減少樣本數(shù)量。目前常見的全局最優(yōu)求解法有拉格朗日法、線性規(guī)劃法、以及一些人工智能算法比如遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法等。優(yōu)化算法已經(jīng)在科技、機械工程領(lǐng)域十分普及，但是往往現(xiàn)實中的優(yōu)化問題都伴隨著各種約束條件，因此衍生出了基于遺傳算法的帶約束求解最優(yōu)法等，由于傳統(tǒng)懲罰函數(shù)中懲罰系數(shù)的范圍很難確定，因此優(yōu)化難度就加大了。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對現(xiàn)有核電閥門加速壽命試驗方案設(shè)計領(lǐng)域技術(shù)背景的不足，根據(jù)試驗的加速性和試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計精度要求，確定試驗優(yōu)化的約束條件，本發(fā)明采用內(nèi)點罰函數(shù)法對試驗優(yōu)化的約束問題進(jìn)行處理。
本發(fā)明技術(shù)方案為一種核電閥門加速壽命試驗中的最佳應(yīng)力和樣本分配確定方法，該方法包含如下：
步驟1：選定應(yīng)用于核電閥門的具體應(yīng)力類型為溫度應(yīng)力，確定閥門壽命分布服從威布爾分布，且威布爾分布形狀參數(shù)為m，尺度參數(shù)為η；于是壽命分布參數(shù)σ＝1/m，μ＝lnη，確定該應(yīng)力x與核電閥門壽命分布參數(shù)μ的線性關(guān)系μ＝γ0+γ1x，并且特征壽命與試驗溫度之間滿足阿倫尼斯方程η＝exp(γ0+γ1x)，γ0，γ1和σ為根據(jù)先驗數(shù)據(jù)得到的模型參數(shù)；
步驟2：建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，具體步驟如下：
步驟2.1：在核電閥門加速壽命試驗方案優(yōu)化設(shè)計中通常以線性-極值模型下應(yīng)力水平個數(shù)為M時的方差因子VM為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，求解最佳應(yīng)力水平和樣本分配比。
步驟2.2：建立目標(biāo)函數(shù)為：
s.t.g(i)＝Ti-1-Ti＜0,(i＝1,2,...,M)
其中，VM表示應(yīng)力水平為M時的方差因子，x0表示正常應(yīng)力水平，n表示總樣本個數(shù)，zp表示標(biāo)準(zhǔn)極值分布的P階分位數(shù)，g(i)表示溫度應(yīng)力約束，h(i)表示樣本約束，Ti表示溫度應(yīng)力，pi表示樣本分配比，M表示應(yīng)力水平個數(shù)，F(xiàn)表示方差因子中關(guān)于應(yīng)力水平xi和樣本分配比pi的信息矩陣；
步驟3：針對核電閥門加速壽命試驗方案優(yōu)化設(shè)計問題，采用內(nèi)點罰函數(shù)法對試驗優(yōu)化的約束問題進(jìn)行處理，求解目標(biāo)函數(shù)得到最佳溫度應(yīng)力水平xi和樣本分配比pi。
進(jìn)一步的，步驟3的具體方法為：
步驟3.1：對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)引入懲罰函數(shù)，將不等式約束函數(shù)：
s.t.g(i)＝Ti-1-Ti＜0,i＝1,2,...,M
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