一种材料-结构件环境损伤传递模型及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种材料

【技术实现步骤摘要】
一种材料
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结构件环境损伤传递模型及其构建方法


[0001]本专利技术涉及材料
，特别是一种材料
‑
结构件环境损伤传递模型及其构建方法。

技术介绍

[0002]螺接/焊接连接等结构件在航空、海工领域拥有广阔的需求，对飞机、舰艇等重大装备的结构稳定性起到举足轻重的作用。在海洋大气环境中，螺接连接件的沟槽、缝隙等隐蔽结构以及焊接件的热影响区等部位极易优先发生环境损伤而导致结构件的力学性能严重恶化，从而影响飞机、海工装备的长期安全服役。相比简单的材料试片，结构件的环境损伤及服役寿命评价体系更为复杂和困难。目前常用的金属结构件环境损伤评估建立在大量室内外相关实验的基础上，不仅仅效率较低，而且对其服役寿命的预测精度较低。这严重阻碍了新型航空、海工材料和结构件的开发、性能评价及其服役寿命评估。因此，建立材料
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结构件环境损伤的关联性，实现对结构件服役寿命的快速准确预测评估，对航空、海工等重要装备安全服役具有十分重要的指导意义和应用价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种简单、高效的材料
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结构件环境损伤传递模型及其构建方法，以解决现有技术存在的典型结构件寿命预测评估费力耗时、效率低下和寿命预测精度低等问题，提升典型结构件在环境损伤条件下的服役寿命。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，包括如下步骤：
[0005]S100、收集基于自然环境或室内模拟加速条件下获得的材料及结构件的环境损伤数据并进行分类；
[0006]S200、确定输入参数与输出参数，进行输入参数的归一化、数据降维及与输出参数的数据关联性分析；以及
[0007]S300、基于机器学习算法构建材料
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结构件传递模型。
[0008]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，所述材料为金属材料，所述结构件包括各类连接方式的结构件。
[0009]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，所述结构件包括焊接件、螺接件和铆接件。
[0010]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，所述材料包括铝合金、钢、钛合金、铜合金、镁合金、镍合金和高熵合金。
[0011]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，步骤S100中所述材料及结构件的环境损伤数据分为环境数据、腐蚀数据和力学数据，所述腐蚀数据包括均匀腐蚀和各类局部腐蚀数据，所述力学数据包括抗拉强度、最大力和疲劳寿命。
[0012]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，步骤S200中所述输入参数为所述材料及结构件的腐蚀参数和部分力学参数，所述输出参数为结构件的疲劳寿命。
[0013]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，步骤S200中所述数据降维为皮尔逊相关系数分析，所述数据关联性为灰色关联度分析。
[0014]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，步骤S300中所述机器学习算法为随机森林算法。
[0015]上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，步骤S300中对所述材料
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结构件传递模型优化过程中的训练数据不少于20条，预测数据不少于10条。
[0016]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种材料
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结构件环境损伤传递模型，其中，采用上述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法构建。
[0017]本专利技术的技术效果在于：
[0018]本专利技术的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法可显著降低评价结构件环境损伤服役寿命的试验周期，简单、耗时短、节约试验成本；所构建的传递模型有较高的寿命预测精度，可以实现对结构件环境损伤条件下服役寿命的预测评估，具有很好的应用前景。
[0019]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0020]图1为7B04铝合金及其螺接件输入参数的皮尔逊相关系数热力图；
[0021]图2为7B04铝合金及其螺接件输入参数与螺接件疲劳寿命之间的灰关联度；
[0022]图3为7B04铝合金及其螺接件随机森林模型实际值与预测值的对比；
[0023]图4为7B04铝合金及其焊接件输入参数的皮尔逊相关系数热力图；
[0024]图5为7B04铝合金及其焊接件输入参数与焊接件疲劳寿命之间的灰关联度；
[0025]图6为7B04铝合金及其焊接件随机森林模型实际值与预测值的对比。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0027]本专利技术的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其中，所述材料为金属材料，包括铝合金、钢、钛合金、铜合金、镁合金、镍合金和高熵合金等；所述结构件包括各类连接方式的结构件，如焊接件、螺接件和铆接件等，该构建方法包括如下步骤：
[0028]步骤S100、收集基于自然环境或室内模拟加速条件下获得的材料及结构件的环境损伤数据并进行分类；其中所述材料及结构件的环境损伤数据分为环境数据、腐蚀数据和力学数据，所述腐蚀数据包括均匀腐蚀和各类局部腐蚀数据，所述力学数据包括抗拉强度、最大力和疲劳寿命等
[0029]步骤S200、确定输入参数与输出参数，进行输入参数的归一化、数据降维及与输出参数的数据关联性分析，其中所述输入参数为所述材料及结构件的腐蚀参数和部分力学参数，所述输出参数为结构件的疲劳寿命；所述数据降维为皮尔逊相关系数分析，所述数据关联性为灰色关联度分析；以及
[0030]步骤S300、基于机器学习算法构建材料
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结构件传递模型，其中所述机器学习算法为随机森林算法；对所述材料
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结构件传递模型优化过程中的训练数据不少于20条，预测数
据不少于10条。
[0031]本专利技术还提供了一种采用上述方法构建的材料
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结构件环境损伤传递模型。
[0032]下面以具体实施例详细说明本专利技术的实施过程：
[0033]实施例1
[0034]参见图1
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图3，图1为7B04铝合金及其螺接件输入参数的皮尔逊相关系数热力图；图2为7B04铝合金及其螺接件输入参数与螺接件疲劳寿命之间的灰关联度；图3为7B04铝合金及其螺接件随机森林模型实际值与预测值的对比。对于7B04铝合金及其螺接件，传递模型的构建方法具体包括以下过程：
[0035]将7B04铝合金及其螺接件的环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、收集基于自然环境或室内模拟加速条件下获得的材料及结构件的环境损伤数据并进行分类；S200、确定输入参数与输出参数，进行输入参数的归一化、数据降维及与输出参数的数据关联性分析；以及S300、基于机器学习算法构建材料
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结构件传递模型。2.根据权利要求1所述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其特征在于，所述材料为金属材料，所述结构件包括各类连接方式的结构件。3.根据权利要求2所述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其特征在于，所述结构件包括焊接件、螺接件和铆接件。4.根据权利要求2所述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其特征在于，所述材料包括铝合金、钢、钛合金、铜合金、镁合金、镍合金和高熵合金。5.根据权利要求1、2、3或4所述的材料
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结构件环境损伤传递模型的构建方法，其特征在于，步骤S100中所述材料及结构件的环境损伤数据分为环境数据、腐蚀数据和力学数据，所述腐蚀数据包括均匀腐蚀和各类局部腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博威，苏艳，左鹏程，金一鸣，汪凤琴，滕俊鹏，吴俊升，陈金燕，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：