一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法技术

本发明专利技术提供一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，其具体的实施步骤如下：步骤一：大气环境因素敏感性分析；步骤二：多因素大气腐蚀模型建立；步骤三：模型稳定性准则确定；步骤四：模型参数估计；步骤五：腐蚀损失预测；通过以上步骤，本发明专利技术提出了考虑多种环境因素的大气腐蚀模型，与大多数模型相比，该模型不仅参考了腐蚀预测时间，还重点关注了与腐蚀损失相关的环境因素变化；在考虑腐蚀动力学稳定性的基础上，提出了一种新的腐蚀模型选择准则，有助于寻找更合理的腐蚀预测模型，本方法计算简便，容易实现，且更加符合工程实际。且更加符合工程实际。且更加符合工程实际。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法


[0001]本专利技术提供一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，即一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀模型预测方法，它是一种基于极大似然估计、腐蚀动力学稳定性分析、以及腐蚀当量系数不变理论的多环境因素大气腐蚀预测方法。它针对典型的环境因素和腐蚀数据，通过对环境因素的分析，综合考虑环境因素的影响，建立多环境因素的大气腐蚀预测模型，并通过极大似然估计进行模型的参数估计。同时，考虑腐蚀动力学稳定性对同类大气腐蚀预测模型进行分析，根据腐蚀当量系数不变理论给出模型稳健性定义，并通过计算模型相关参数的变异系数来验证模型的稳健性，最终给出大气腐蚀预测方法。本专利适用于大气腐蚀预测相关


技术介绍

[0002]典型材料在不同气候区域的腐蚀过程存在明显差异。由于受环境因素差异的影响，建立符合环境适应性要求的环境因素腐蚀过程模型具有重要意义。现有的估计长期大气腐蚀损失的方法几乎都是基于时间的，对于不同的大气条件，即工业、城市、农村、海洋有单独的模型。然而，现有的许多模型没有考虑综合的环境因素，对这些腐蚀模型中环境因素的选择也没有进行充分的研究，模型之间的比较也侧重于考虑拟合优度。为了改进大气腐蚀预测模型，以及改进模型确定的方法以代替传统的拟合优度法，需要一种考虑各种大气环境因素影响的腐蚀预测模型以及一种新的模型确定准则。基于此，本专利技术提出一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法。

技术实现思路

[0003](1)本专利技术的目的：
[0004]本专利技术的目的是提供一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，即一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀模型预测方法，它是针对大多数大气腐蚀预测时没有充分考虑环境因素、缺少环境因素分析的讨论、缺少模型预测的稳健性考虑的一系列问题，提供一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，它是一种包含大气环境因素敏感性分析、多因素大气腐蚀模型建立、模型稳定性准则确定、模型参数估计和腐蚀损失预测的大气腐蚀预测方法。通过考虑到不同区域的不同环境因素差异性，构建多因素大气腐蚀预测模型，基于极大似然估计理论开展模型参数估计，考虑腐蚀动力学稳定性对模型的稳健性进行讨论，最终给出大气腐蚀预测方法。
[0005](2)技术方案：基于上述理论和思路，本专利技术提供一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，即一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀模型预测方法，其具体的实施步骤如下：
[0006]步骤一：大气环境因素敏感性分析
[0007]首先，根据收集的大气腐蚀外场试验数据和环境数据，采用灰色关联度对环境因素敏感性进行分析；例如，大气环境中某金属实测的平均腐蚀速率和最大蚀坑深度为参考
数列，则有参考数列为：
[0008]X0(k)＝{x0(1),x0(2),
…
,x0(n)},
ꢀꢀ
(1)
[0009]这里腐蚀数据量为n，X0(k)代表大气环境中的平均腐蚀速率或腐蚀损失量，k＝1,2,
…
,n；则有比较数列为：
[0010]X
i
(k)＝{x
i
(1),x
i
(2),
…
,x
i
(n)}.
ꢀꢀ
(2)
[0011]这里环境因素种类为m，X
i
(k)(i＝1,2,
…
,m)代表大气环境因素(温度、相对湿度、降雨量)；因此，参考数列X0(k)与比较数列X
i
(k)的关联系数ξ
0i
(k)可表示为：
[0012][0013]这里记ρ为分辨系数，分辨系数的值越小，灰色相关系数的范围就越大，但这不会影响比较序列的最终优先级，因此一般根据信息最小的原则取值为0.5；
[0014]通过灰色关联系数ξ
0i
(k)，可得到：
[0015][0016]这里γ
0i
(X0,X
i
)为参考数列X0(k)与比较数列X
i
(k)的灰色关联度；对于参考数列X0(k)和比较数列X
i
(k)，关联度可直接表示为γ
i
，代表参考数列和比较数列之间的相关程度，则从大到小进行排序则可得到环境因素的影响排序；通常来说当γ
i
＞0.6，即认为该序列具有较好的关联性；
[0017]步骤二：多因素大气腐蚀模型建立
[0018]在腐蚀预测模型中，腐蚀损失是一般是时间的函数；最广泛使用的腐蚀预测模型为幂律模型：
[0019]C＝ut
n
，
ꢀꢀ
(5)
[0020]其中C表示单位面积腐蚀造成的质量损失(μm)，t是腐蚀时间(年)；参数u和质量损失时间指数n通过实测数据进行估计，并且第一年的质量损失用参数u来表示；
[0021]通过步骤一的大气环境因素敏感性分析，可以得到对腐蚀损失影响最显著的环境因素排序，在幂律模型的基础上，根据环境因素的影响大小选择最相关的多个环境因素进行建模：
[0022]y＝α
·
t
β
·
f(δ),
ꢀꢀ
(6)
[0023]其中y表示腐蚀损失，α,β为参数；在该模型中，f(δ)视为环境因素的函数，代替公式(5)中的质量损失时间指数n表征的环境因素对腐蚀造成的影响，即此时参数β不再视为表征该模型中腐蚀产物防护性能的系数；
[0024]步骤三：模型稳定性准则确定
[0025]传统的腐蚀预测模型的确定方法，一般考虑模型对于数据的拟合优度情况，然而拟合得好并不能保证预测得好；因此，本专利技术提出一种新的模型确定准则，过程如下：
[0026]①
模型稳定性分析
[0027]考虑到数据分散性的影响，模型(6)可以表示为:
[0028]Y(t)＝α
·
tβ
·
f(δ)+ε,ε～N(0,σ2),
ꢀꢀ
(7)
[0029]这里对模型(6)增加误差项ε，这个误差项服从均值为0和标准差为σ的正态分布；因此，材料腐蚀寿命的累积分布函数F(t)可以表示为：
[0030]F(t)＝P(Y(t)≤γ)＝Φ((γ
‑
α
·
t
β
·
f(δ))/σ2),
ꢀꢀ
(8)
[0031]这里γ为给定的腐蚀损失失效阈值，Φ(
·
)表示标准正态分布的累积分布函数(CDF)；
[0032]事实上，腐蚀过程会导致金属材料性能的退化，而对于退化过程中的幂律模型可以等价于腐蚀动力学中的基础的幂律模型，因此，该模型看作是一个腐蚀等效模型；考虑退化过程的机理等同性，则有:
[0033][0034]其中当环境应力水平分别为δ
i
和δ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑腐蚀动力学稳定性的大气腐蚀预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：大气环境因素敏感性分析首先，根据收集的大气腐蚀外场试验数据和环境数据，采用灰色关联度对环境因素敏感性进行分析；检测环境中某金属实测的平均腐蚀速率和最大蚀坑深度，则有：X0(k)＝{x0(1),x0(2),
…
,x0(n)},
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)数据量为n，X0(k)代表大气环境中的平均腐蚀速率或腐蚀损失量，k＝1,2,
…
,n；则有比较数列为：X
i
(k)＝{x
i
(1),x
i
(2),
…
,x
i
(n)}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)因素种类为m，X
i
(k)代表大气环境因素，i＝1,2,
…
,m；因此，参考数列X0(k)与比较数列X
i
(k)的关联系数ξ
0i
(k)表示为：这里记ρ为分辨系数，分辨系数的值越小，灰色相关系数的范围就越大，但这不会影响比较序列的最终优先级，因此根据信息最小的原则取值为0.5；通过灰色关联系数ξ
0i
(k)，得到：这里γ
0i
(X0,X
i
)为参考数列X0(k)与比较数列X
i
(k)的灰色关联度；对于参考数列X0(k)和比较数列X
i
(k)，关联度直接表示为γ
i
，代表参考数列和比较数列之间的相关程度，则从大到小进行排序则得到环境因素的影响排序；当γ
i
＞0.6，即认为该序列具有较好的关联性；步骤二：多因素大气腐蚀模型建立在腐蚀预测模型中，腐蚀损失是时间的函数；最广泛使用的腐蚀预测模型为幂律模型：C＝ut
n
，
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(5)其中C表示单位面积腐蚀造成的质量损失(μm)，t是腐蚀时间(年)；参数u和质量损失时间指数n通过实测数据进行估计，并且第一年的质量损失用参数u来表示；通过步骤一的大气环境因素敏感性分析，得到对腐蚀损失影响最显著的环境因素排序，在幂律模型的基础上，根据环境因素的影响大小选择最相关的多个环境因素进行建模：y＝α
·
t
β
·
f(δ)
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(6)其中y表示腐蚀损失，α,β为参数；在该模型中，f(δ)视为环境因素的函数，代替公式(5)中的质量损失时间指数n表征的环境因素对腐蚀造成的影响，即此时参数β不再视为表征该模型中腐蚀产物防护性能的系数；步骤三：模型稳定性准则确定传统的腐蚀预测模型的确定方法，考虑模型对于数据的拟合优度情况，然而拟合得好并不能保证预测得好；因此，提出一种模型确定准则，过程如下：
①
模型稳定性分析考虑到数据分散性的影响，模型(6)表示为:Y(t)＝α
·
t
β
·
f(δ)+ε,ε～N(0,σ2),
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(7)
这里对模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小兵，戢子光，蔡义坤，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：