时变可靠性灵敏度分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种时变可靠性灵敏度分析方法及装置，其中方法包括：步骤101，对运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取运动机构第n阶所受阻力的最大值MRF和第n阶PCE函数式，其中n为大于1的正整数；步骤102，获取基于仿真模型估计得到的估计MRF；步骤103，判断第n阶MRF与估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值；步骤104，当所述第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值小于预设阈值时，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得运动机构的时变可靠性灵敏度，以此来实现基于长周期退化运动机构的时变可靠性灵敏度分析，为长周期退化运动机构的基于可靠性的优化设计工作提供支持。

Time dependent reliability sensitivity analysis method and device

The present invention provides a method and a device for reliability sensitivity analysis of a method, which comprises the following steps: 101, the movement mechanism of order n polynomial chaos expansion PCE operation, the maximum MRF and n order PCE function obtain motion mechanism of resistance force the order n, where n is a positive integer greater than 1 steps; 102, get the simulation model to estimate the estimates obtained based on MRF; step 103, determine whether the n order MRF and MRF estimation of the absolute value of the difference is less than a preset threshold value; step 104, when the absolute value of the first order n MRF and the MRF estimates the difference is less than a preset threshold, according to the n order PCE function structure variable limit state function, obtain the motion mechanism of time-varying reliability sensitivity, so as to realize the reliability sensitivity analysis based on long-period motion mechanism of degradation, degradation mechanism based on reliability for long period Provide support for optimization design.

【技术实现步骤摘要】
时变可靠性灵敏度分析方法及装置
本专利技术涉及运动机构可靠性分析领域，尤其涉及一种时变可靠性灵敏度分析方法及装置。
技术介绍
运动机构的可靠性定义为机构在规定的时间，规定条件下，完成规定功能的能力。在工程设计中，为了在保证机构可靠度的前提下，最大限度的提升运动机构的输出性能，通常要采取基于可靠性的优化设计(Reliability-baseddesignoptimization,简称RBDO)。然而，其计算工作量跟输入变量的个数有着很大的关系。可靠性灵敏度分析旨在量化不确定性参数对于模型可靠性的影响程度，它可以帮助设计者回答以下问题：(1)哪个不确定性参数对可靠性的影响最大，(2)哪个不确定性参数对于可靠性影响不大，在选择设计变量的时候，可以将其剔除，(3)如果某个随机变量的平均值发生了改变，那么可靠性会受到怎样的影响，(4)如果某个随机变量的标准差发生了改变，那么可靠性会受到怎样的影响？上述问题的解决，可以很好的帮助运动机构的RBDO等工作的顺利进行。近年来，有不少研究致力于时变的RBDO工作，关于长周期退化运动机构的时变可靠性灵敏度分析的有关研究还非常的少。一些文献提出了针对机械零部件的结构的动态可靠性灵敏度分析方法，该方法需要基于零部件所受的载荷或者最大载荷已知，机械零部件的时变极限状态函数已知的前提，因为受许多不确定性参数的影响，长周期退化模型的性能输出的分布是未知的，即它的时变极限状态函数是隐性的，所以上述方法很难应用到长周期退化运动机构模型中。因此，亟需一种能够应用到长周期退化运动机构中进行时变可靠性灵敏度分析的方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种时变可靠性灵敏度分析方法及装置，用以解决现有技术中没有一种方法能够针对长周期退化运动机构进行时变可靠性灵敏度分析的技术问题。本专利技术一方面提供一种时变可靠性灵敏度分析方法，方法基于长周期退化运动机构，包括：步骤101，对运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取运动机构第n阶所受阻力的最大值MRF和第n阶PCE函数式，其中n为大于1的正整数；步骤102，根据蒙特卡洛仿真MCS获得估计MRF；步骤103，判断第n阶MRF与估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值；步骤104，当所述第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值小于预设阈值时，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得运动机构的时变可靠性灵敏度。进一步的，步骤101包括：步骤1011，获取退化型设计参数，其中，退化型设计参数为运动机构中具有耗损型故障机理的、标称值随时间改变的设计参数；步骤1012，在运动机构寿命周期内每隔m个收放循环取一个离散时间点；步骤1013，在离散时间点上，根据概率配点法，从n+1阶混沌多项式的根中随机选择数值作为配点，所述配点经过转换函数变换后，获得中间输入变量，其中，转换函数根据原始输入变量所服从的分布获得；步骤1014，根据退化型设计参数和中间输入变量进行仿真，获得构造第n阶PCE函数式的样本数据；步骤1015，根据样本数据，计算获得第n阶PCE函数式和第n阶MRF。进一步的，步骤1011具体包括：获取运动机构风险级别最高的故障模式及故障机理；根据故障模式及故障机理建立故障模型；根据故障模型计算获得退化型设计参数。进一步的，步骤1014具体包括：在每个离散时间点上，将退化型设计参数和中间输入变量输入到机械系统动力学自动分析模型中，获得样本MRF；构造第n阶PCE函数式的样本数据由退化型设计参数、中间输入变量和样本MRF组成。进一步的，步骤1015具体包括：判断样本数据组成的矩阵是否为病态，若是，转步骤1012；若否，在每个离散时间点上将样本数据按照回归分析求解系数；对离散时间点上的系数进行拟合，得到系数的连续曲线；根据系数的连续曲线，获得第n阶PCE函数式；根据第n阶PCE函数式计算获得第n阶MRF。进一步的，步骤104具体包括：步骤1041，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得时变可靠性灵敏度方程；步骤1042，根据时变可靠性灵敏度方程绘制时变可靠性灵敏度曲线；步骤1043，根据时变可靠性灵敏度曲线进行可靠性灵敏度分析，并计算获得运动机构的时变可靠性灵敏度。本专利技术另一方面提供一种时变可靠性灵敏度分析装置，包括：第一获取模块，用于对运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取运动机构第n阶所受阻力的最大值MRF和第n阶PCE函数式，其中n为大于1的正整数；第二获取模块，用于获取基于仿真模型估计得到的估计MRF；判断模块，用于判断第n阶MRF与估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值，若小于，触发第三获取模块；第三获取模块，用于当第n阶MRF与估计MRF之差的绝对值小于预设阈值时，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得运动机构的时变可靠性灵敏度。进一步的，第一获取模块包括：退化型设计参数获取子模块，用于获取退化型设计参数，其中，退化型设计参数为运动机构中具有耗损型故障机理的、标称值随时间改变的设计参数；离散时间点获取子模块，用于在运动机构寿命周期内每隔m个收放循环取一个离散时间点；中间输入变量获取子模块，用于在离散时间点上，根据概率配点法，从n+1阶混沌多项式的根中随机选择随机数作为配点，所述配点经过转换函数变换后，获得中间输入变量，其中，转换函数根据原始输入变量所服从的分布获得；样本数据获取子模块，用于根据退化型设计参数和中间输入变量进行仿真，获得构造第n阶PCE函数式的样本数据；PCE函数式获取子模块，用于根据样本数据，计算获得第n阶PCE函数式和第n阶MRF。进一步的，第三获取模块具体包括：时变极限状态函数获取子模块，用于根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得时变可靠性灵敏度方程；时变可靠性灵敏度曲线获取子模块，用于根据时变可靠性灵敏度方程绘制时变可靠性灵敏度曲线；时变可靠性灵敏度获取子模块，用于根据时变可靠性灵敏度曲线进行可靠性灵敏度分析，并计算获得运动机构的时变可靠性灵敏度。进一步的，样本数据获取子模块，具体包括：在每个离散时间点上，将退化型设计参数和中间输入变量输入到机械系统动力学自动分析模型中，获得样本MRF；构造第n阶PCE函数式的样本数据由退化型设计参数、中间输入变量和样本MRF组成；PCE函数式获取子模块，具体包括：判断样本数据组成的矩阵是否为病态，若是，触发离散时间点获取子模块；若否，在每个离散时间点上将样本数据按照回归分析求解系数；对离散时间点上的系数进行拟合，得到系数的连续曲线；根据系数的连续曲线，获得第n阶PCE函数式；根据第n阶PCE函数式计算获得第n阶MRF。退化型设计参数获取子模块，具体包括：获取运动机构风险级别最高的故障模式及故障机理；根据故障模式及故障机理建立故障模型；根据故障模型计算获得退化型设计参数。本专利技术提供的时变可靠性灵敏度分析方法及装置，是基于长周期退化运动机构的，首先对运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取运动机构第n阶MRF和第n阶PCE函数式，然后获取基于仿真模型估计得到的估计MRF；判断第n阶MRF与估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值，若小于，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得时变可靠性灵敏度方程；根据时变可靠性灵敏度方程计算获得运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时变可靠性灵敏度分析方法，所述方法基于长周期退化运动机构，其特征在于，包括：步骤101，对所述运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取所述运动机构第n阶所受阻力的最大值MRF和第n阶PCE函数式，其中n为大于1的正整数；步骤102，获取基于仿真模型估计得到的估计MRF；步骤103，判断第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值；步骤104，当所述第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值小于预设阈值时，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，以获得所述运动机构的时变可靠性灵敏度。

【技术特征摘要】
1.一种时变可靠性灵敏度分析方法，所述方法基于长周期退化运动机构，其特征在于，包括：步骤101，对所述运动机构进行n阶混沌多项式展开PCE运算，获取所述运动机构第n阶所受阻力的最大值MRF和第n阶PCE函数式，其中n为大于1的正整数；步骤102，获取基于仿真模型估计得到的估计MRF；步骤103，判断第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值是否小于预设阈值；步骤104，当所述第n阶MRF与所述估计MRF之差的绝对值小于预设阈值时，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，以获得所述运动机构的时变可靠性灵敏度。2.根据权利要求1所述的时变可靠性灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤101包括：步骤1011，获取退化型设计参数，其中，所述退化型设计参数为所述运动机构中具有耗损型故障机理的、标称值随时间改变的设计参数；步骤1012，在所述运动机构寿命周期内每隔m个收放循环取一个离散时间点；步骤1013，在所述离散时间点上，根据概率配点法，从n+1阶混沌多项式的根中随机选择数值作为配点，所述配点经过转换函数变换后，获得中间输入变量，其中，所述转换函数根据原始输入变量所服从的分布获得；步骤1014，根据所述退化型设计参数和所述中间输入变量进行仿真，获得构造第n阶PCE函数式的样本数据；步骤1015，根据所述样本数据，计算获得第n阶PCE函数式和第n阶MRF。3.根据权利要求2所述的时变可靠性灵敏度分析方法，其特征在于，步骤1011具体包括：获取所述运动机构风险级别最高的故障模式及故障机理；根据所述故障模式及所述故障机理建立故障模型；根据所述故障模型计算获得退化型设计参数。4.根据权利要求2所述的时变可靠性灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤1014具体包括：在每个所述离散时间点上，将所述退化型设计参数和所述中间输入变量输入到机械系统动力学自动分析模型中，获得样本MRF；构造第n阶PCE函数式的样本数据由所述退化型设计参数、所述中间输入变量和所述样本MRF组成。5.根据权利要求2所述的时变可靠性灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤1015具体包括：判断所述样本数据组成的矩阵是否为病态，若是，转步骤1012；若否，在每个所述离散时间点上将所述样本数据按照回归分析求解系数；对所述离散时间点上的所述系数进行拟合，得到所述系数的连续曲线；根据所述系数的连续曲线，获得所述第n阶PCE函数式；根据所述第n阶PCE函数式计算获得第n阶MRF。6.根据权利要求2所述的时变可靠性灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤104具体包括：步骤1041，根据第n阶PCE函数式构造时变极限状态函数，获得时变可靠性灵敏度方程；步骤1042，根据所述时变可靠性灵敏度方程绘制时变可靠性灵敏度曲线；步骤1043，根据所述时变可靠性灵敏度曲线进行可靠性灵敏度分析，并计算获得所述运动机构的时变可靠性灵敏度。7.一种时变可靠性灵敏度分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜绍华，陈旭鸿，潘宇雄，汪旭，袁莹莹，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43