(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210560605.0 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 华东理工大 学 地址 200237 上海市徐汇区梅陇路13 0号 申请人 苏州热工 研究院有限公司 　 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 (72)发明人 张显程　谷行行　涂善东　王润梓　 张国栋　翁振宇　唐敏锦　王继　 夏咸喜　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 王月松 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 数据物理融合驱动 的高温部件可靠性评定 方法和系统 (57)摘要 本发明涉及数据物理融合驱动的高温部件 可靠性评定方法和系统。 该方法在构建有限元模 型后， 基于有限元模型根据实际载荷工况模拟待 评定关重部件在循环载荷下的受力情况， 以得到 待评定关重部件的危险位置， 接着， 基于有限元 模型， 通过正交实验设计组合不同的工况参数后 进行模拟 仿真， 得到危险位置在不同工况参数组 合下的应力和温度数据， 采用代理模 型基于应力 和温度数据建立工况参数与应力和温度数据间 的映射关系， 然后， 基于映射关系， 根据当前工况 参数确定当前待评定关重部件的危险位置所受 的应力和温度数据， 以得到概率损伤累积数据， 最后， 综合采用多随机过程模型基于概率损伤累 积数据得到可靠性评估结果， 进而提高可靠性评 定的合理性和准确性。 权利要求书3页 说明书10页 附图5页 CN 114936494 A 2022.08.23 CN 114936494 A 1.一种数据物理融合驱动的高温部件可靠性评 定方法， 其特 征在于， 包括： 获取待评 定关重部件的结构参数； 所述结构参数包括： 几何尺寸和结构特 征； 基于所述结构参数进行有限元建模得到有限元模型； 基于所述有限元模型， 根据实际载荷工况模拟所述待评定关重部件在循环载荷下的受 力情况， 并根据应力大小确定待评定关重部件的危险位置； 所述危险位置为模拟过程中应 力最大的部位； 所述实际载荷工况为待评 定关重部件服役时的载荷工况； 基于所述有限元模型， 通过正交实验设计组合不同的工况参数， 并基于所述工况参数 进行模拟仿真， 得到所述 危险位置在不同工况参数组合下的应力数据和温度数据； 采用代理模型基于所述应力数据和所述温度数据建立所述工况参数与所述应力数据 和所述温度数据间的映射关系； 所述代理模型为多层人工神经网络； 实时获取待评 定关重部件的当前工况参数； 基于所述映射关系， 根据所述当前工况参数确定当前待评定关重部件的危险位置所受 的应力数据和温度数据； 根据当前待评定关重部件的危险位置所受的应力数据和温度数据确定概率损伤累积 数据； 采用随机过程模型基于所述概率损伤累积数据得到所述待评定关重部件的可靠性评 估结果。 2.根据权利要求1所述的数据物理融合驱动的高温部件可靠性评定方法， 其特征在于， 所述根据当前待评定关重部件的危险位置所受的应力数据和温度数据确定概率损伤累积 数据， 具体包括： 利用雨流计数法根据所述当前待评定关重部件的危险位置所受的应力数据统计应力 循环周次； 利用应变‑寿命模型基于所述应力循环周次确定疲劳损伤； 采用实验数据利用贝叶斯模型平均算法确定所述应 变‑寿命模型的后验概 率； 采用马尔科夫链蒙特卡洛方法获得应变 ‑寿命模型参数的后验分布， 以得到概率损伤 累积数据。 3.根据权利要求2所述的数据物理融合驱动的高温部件可靠性评定方法， 其特征在于， 所述利用应 变‑寿命模型基于所述应力循环周次确定疲劳损伤， 具体包括： 利用基于弹性应变的寿命模型和基于塑性应变的寿命模型根据所述应力循环周次确 定疲劳损伤； 其中， 基于弹性应 变的寿命 模型为 基于塑性应 变的寿命 模型为 式中， Δεe为弹性应变范围， Δεp为塑性应变范围， σ'f为疲劳强度系数， b为疲劳强度指 数， ε'f为疲劳延性系数， c为 疲劳延性指数， E为弹性模量， Nf为疲劳寿命。 4.根据权利要求1所述的数据物理融合驱动的高温部件可靠性评定方法， 其特征在于， 所述采用随机过程模型基于所述概率损伤累积数据得到所述待评定关重部件的可靠性评 估结果， 具体包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114936494 A 2根据所述概率损伤累积数据结合贝叶斯模型平均方法， 分别确定Wiener过程模型的后 验概率、 Gamma过程模型的后验概 率以及IG过程模型的后验概 率； 基于所述Wiener过程模型的后验概率、 所述Gamma过程模型的后验概率以及所述IG过 程模型的后验概 率确定所述待评 定关重部件的可靠性评估结果。 5.一种数据物理融合驱动的高温部件可靠性评 定系统， 其特 征在于， 包括： 结构参数获取模块， 用于获取待评定关重部件的结构参数； 所述结构参数包括： 几何尺 寸和结构特 征； 有限元建模 模块， 用于基于所述结构参数进行有限元建模得到有限元模型； 危险位置确定模块， 用于基于所述有限元模型， 根据实 际载荷工况模拟所述待评定关 重部件在循环载荷下 的受力情况， 并根据应力大小确定待评定关重部件的危险位置； 所述 危险位置为模拟过程中应力最大的部位； 所述实际载荷工况为待评定 关重部件服役时的载 荷工况； 第一应力‑温度数据确定模块， 用于基于所述有限元模型， 通过正交实验设计组合不同 的工况参数， 并基于所述工况参数进行模拟仿真， 得到所述危险位置在不同工况参数组合 下的应力数据和温度数据； 映射关系生成模块， 用于采用代理模型基于所述应力数据和所述温度 数据建立所述工 况参数与所述应力数据和所述温度数据间的映射关系； 所述代理模型为多层人工神经网 络； 工况参数获取模块， 用于实时获取待评 定关重部件的当前工况参数； 第二应力‑温度数据确定模块， 用于基于所述映射关系， 根据 所述当前工况参数确定当 前待评定关重部件的危险位置所受的应力数据和温度数据； 概率损伤累积确定模块， 用于根据当前待评定关重部件的危险位置所受 的应力数据和 温度数据确定概 率损伤累积数据； 可靠性评估模块， 用于采用随机过程模型基于所述概率损伤累积数据得到所述待评定 关重部件的可靠性评估结果。 6.根据权利要求5所述的数据物理融合驱动的高温部件可靠性评定系统， 其特征在于， 所述概率损伤累积确定模块包括： 应力循环周次确定单元， 用于利用雨流计数法根据 所述当前待评定关重部件的危险位 置所受的应力数据统计 应力循环周次； 疲劳损伤确定单 元， 用于利用应 变‑寿命模型基于所述应力循环周次确定疲劳损伤； 后验概率确定单元， 用于采用实验数据利用贝叶斯模型平均算法确定所述应变 ‑寿命 模型的后验概 率； 概率损伤累积确定单元， 用于采用马尔科夫链蒙特卡洛方法获取应变 ‑寿命模型参数 后验分布确定概 率损伤累积， 以得到概 率损伤累积数据。 7.根据权利要求6所述的数据物理融合驱动的高温部件可靠性评定系统， 其特征在于， 所述应力循环周次确定单 元包括： 应力循环周次确定子单元， 用于利用基于弹性应变的寿命模型和基于塑性应变的寿命 模型根据所述应力循环周次确定疲劳损伤；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114936494 A 3