本公开涉及一种管路灵敏度分析方法、管路灵敏度分析装置、计算机可读存储介质及电子设备。该方法包括：根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型；选取所述预设参数中的一个或者多个参数作为目标变量；采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标；其中，所述灵敏度主指标用于反映目标变量自身的不确定性对对所述管路模型响应输出不确定性的影响，所述灵敏度总指标用于反映目标变量与其他参数的相互作对所述管路模型响应的影响。本公开采用权点估计法的嵌套循环法来近似求解灵敏度指标，提高了灵敏度指标的计算效率，为在双随机不确定性下系统的灵敏度分析提供了理论支撑。
【技术实现步骤摘要】
管路灵敏度分析方法、装置、存储介质及电子设备
本公开涉及动态参数分析
，具体涉及一种管路灵敏度分析方法、管路灵敏度分析装置、计算机可读存储介质及电子设备。
技术介绍
航空液压管路系统是航空飞行器中最为重要的系统之一，主要为飞行器发动机输送燃油以保证飞行器有持续的动力输出,或为作动筒等液压系统输送液压油使指定机构或系统完成指定的操作。然而，由于发动机产生的振动、机翼的颤振或两者耦合产生的振动，使得液压系统经常处于复杂的随机振动环境中。同时，由于其跨度长，需要大量的约束支撑来保证其稳定性。再者，由于装配误差等因素，其支撑位置具有一定的随机性，这对需要高可靠性的液压管路系统来说是非常不利的。为保证液压管路能够在复杂随机振动环境下能够安全工作，需要甄别出对液压管路系统响应影响较大的参数并对其做重点设计，灵敏度分析是实现这一任务的重要手段之一。灵敏度分析包括局部灵敏度和全局灵敏度。局部灵敏度主要研究变量在特定值处对输出响应的输出，而全局灵敏度主要研究随机变量的整体不确定性对响应输出不确定性的影响。相对于局部灵敏度，全局灵敏度反映的是设计变量本身的随机不确定性对系统响应带来的影响。目前，全局灵敏度分析方法较为成熟。Sobol和Iman提出基于方差分解的方差灵敏度分析方法，并得到了最为广泛的应用。Borgonovo提出了基于输出响应统计矩的矩独立灵敏度分析方法。由于方差灵敏度分析方法只考虑设计变量不确定性对其响应方差的影响，而矩独立灵敏度分析方法考虑的是设计变量的不确定性对输出响应矩的影响，同时响应矩又间接的包含方差的信息，所以基于矩独立的重要性分析较基于方差的重要性分析方法对变量对其响应不确定性的影响更具有说服性。但是由于矩独立灵敏度分析方法的实施过程复杂且难以实现而没有基于方差的灵敏度方法的应用广泛。因此，如何对复杂随机环境下的管路系统进行高效率地灵敏度分析是目前亟待解决的问题。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种管路灵敏度分析方法、管路灵敏度分析装置、计算机可读存储介质及电子设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的灵敏度分析方法复杂且计算效率低的技术问题。根据本公开的一个方面，提供一种管路灵敏度分析方法，其特殊之处在于，包括：根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型；选取所述预设参数中的一个或者多个参数作为目标变量；采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标；其中，所述灵敏度主指标用于反映目标变量自身的不确定性对所述管路模型的影响，所述灵敏度总指标用于反映目标变量与其他参数的相互作用对所述管路模型的影响。在本公开的一种示例性实施例中，在根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型之后，所述方法还包括：计算与工作时间相关的所述管路模型的可靠性指标；其中，所述可靠性指标用于衡量所述管路模型的可靠性。在本公开的一种示例性实施例中，所述计算与工作时间相关的所述管路模型的可靠性指标包括：在所述管路模型上选取多个节点；计算第i个节点处的可靠性指标Ri：其中，t为工作时间，b为给定阈值，σ1为速度响应标准差，σ2为位移响应标准差，σ3为应力响应标准差；计算所述管路模型的总体可靠性指标Rt：其中，n为选取节点的个数。在本公开的一种示例性实施例中，所述采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标包括：采用权点估计法计算无条件方差V[R(t,X)]、条件期望E[V(R(t,X)|X-i)]和条件方差V[E(R(t,X)|Xi)]；计算所述目标变量的灵敏度主指标Si：计算所述目标变量的灵敏度总指标STi：其中，t为工作时间，X为目标变量，Xi和X-i为目标变量中的任意变量，R是与t和X相关的可靠性指标函数，V是方差函数，E是期望函数。在本公开的一种示例性实施例中，所述采用权点估计法计算无条件方差V[R(t,X)]、条件期望E[V(R(t,X)|X-i)]和条件方差V[E(R(t,X)|Xi)]包括：选定m个特征点ul，并确定各个特征点对应的权重值Pl；建立单变量函数Y＝g(X)的期望计算模型E(Y)和方差计算模型V(Y)：其中，函数T-1(ul)是特征点ul的单变量函数，μg是将X固定在其均值μ时Y的取值；基于所述期望计算模型E(Y)和方差计算模型V(Y)，利用嵌套循环法计算无条件方差V[R(t,X)]、条件期望E[V(R(t,X)|X-i)]和条件方差V[E(R(t,X)|Xi)]。在本公开的一种示例性实施例中，目标变量X为正态分布变量，所述函数T-1(ul)为：T-1(ul)＝μ+ulσ；其中，μ为目标变量X的均值，σ为目标变量X的标准差。在本公开的一种示例性实施例中，所述目标变量包括所述管路模型的弹性模型、管材密度、管壁厚度、油液密度和指定支撑点的长度。根据本公开的一个方面，提供一种管路灵敏度分析装置，其特殊之处在于，包括：模型建立模块，被配置为根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型；变量选取模块，被配置为选取所述预设参数中的一个或者多个参数作为目标变量；指标计算模块，被配置为采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标；其中，所述灵敏度主指标用于反映目标变量自身影响所述管路模型的灵敏度，所述灵敏度总指标用于反映目标变量与其他参数的相互作用影响所述管路模型的灵敏度。根据本公开的一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特殊之处在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以上任一所述的管路灵敏度分析方法。根据本公开的一个方面，提供一种电子设备，其特殊之处在于，包括处理器和存储器；其中，存储器用于存储所述处理器的可执行指令，所述处理器被配置为经由执行所述可执行指令来执行以上任一所述的管路灵敏度分析方法。在本公开实施例所提供的管路灵敏度分析方法中，采用权点估计法结合嵌套循环法来近似灵敏度指标，提高了灵敏度指标的计算效率，为在双随机不确定性系统的灵敏度分析提供了理论支撑。此外，本公开通过在有限元软件中直接施加随机激励来完成复杂环境激励的模拟，通过结合基于首次穿越法的动强度公式，联合串联系统可靠性原理，直接计算出管路系统的总体可靠性，为航空液压管路在双随机不确定性下的灵敏度分析提供了高效的分析途径以及理论指导。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示意性示出本公开示例性实施例中管路灵敏度分析方法的步骤流程图。图2A示意性示出本公开示例性实施例中由ANSYS建立的航空液压管路模型。图2B示意性示出图2A中航空液压管路模型的局部管路示意图。图3示意性示出本公开示例性实施例中用于激励航空液压管路模型的加速度功率谱密度函数。图4A示意性示出本公开示例性实施例中局部液压管路模型的位移标准差响应云图。图4B示意性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管路灵敏度分析方法，其特征在于，包括：根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型；选取所述预设参数中的一个或者多个参数作为目标变量；采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标；其中，所述灵敏度主指标用于反映目标变量自身影响所述管路模型的灵敏度，所述灵敏度总指标用于反映目标变量与其他参数的相互作用影响所述管路模型的灵敏度。
【技术特征摘要】
1.一种管路灵敏度分析方法，其特征在于，包括：根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型；选取所述预设参数中的一个或者多个参数作为目标变量；采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标；其中，所述灵敏度主指标用于反映目标变量自身影响所述管路模型的灵敏度，所述灵敏度总指标用于反映目标变量与其他参数的相互作用影响所述管路模型的灵敏度。2.根据权利要求1所述的管路灵敏度分析方法，其特征在于，在根据与管路系统相关的预设参数建立管路模型之后，所述方法还包括：计算与工作时间相关的所述管路模型的可靠性指标；其中，所述可靠性指标用于衡量所述管路模型的可靠性。3.根据权利要求2所述的管路灵敏度分析方法，其特征在于，所述计算与工作时间相关的所述管路模型的可靠性指标包括：在所述管路模型上选取多个节点；计算第i个节点处的可靠性指标Ri：其中，t为工作时间，b为给定阈值，σ1为速度响应标准差，σ2为位移响应标准差，σ3为应力响应标准差；计算所述管路模型的总体可靠性指标Rt：其中，n为选取节点的个数。4.根据权利要求1所述的管路灵敏度分析方法，其特征在于，所述采用权点估计法计算所述目标变量的灵敏度主指标和灵敏度总指标包括：采用权点估计法计算无条件方差V[R(t,X)]、条件期望E[V(R(t,X)|X-i)]和条件方差V[E(R(t,X)|Xi)]；计算所述目标变量的灵敏度主指标Si：计算所述目标变量的灵敏度总指标STi：其中，t为工作时间，X为目标变量，Xi和X-i为目标变量中的任意变量，R是与t和X相关的可靠性指标函数，V是方差函数，E是期望函数。5.根据权利要求4所述的管路灵敏度分析方法，其特征在于，所述采用权点估计法计算无条件方差V[R(t,X)]、条件期望E[V(R(t,X)|X-i)]和条件方差...
【专利技术属性】
技术研发人员：周长聪，岳珠峰，王文选，刘付超，张政，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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