[发明专利]多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法

权利要求书

1.多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：获取连接器密封结构不同设计变量值及其对应的密封性能真实响应，建立连接器密封性能代理模型；

步骤二：建立连接器密封结构时变可靠性分析模型；

步骤三：建立多约束下连接器密封结构时变可靠性快速优化策略，获得满足时变可靠性指标要求的连接器最优结构。

2.根据权利要求1所述的多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法，其特征在于，步骤一包括如下步骤：

步骤1.1：根据连接器原始尺寸和实际工况条件，采用有限元方法建立连接器密封结构密封性能多学科仿真分析模型；

步骤1.2：确定密封结构的设计变量X，并通过试验设计，抽样得到一组具有不同值的设计变量集合X_S；

具体是设计变量X包括上、下毂座的端面角度α和透镜式密封垫的外圈宽度B_l，内圈宽度h_l，外径D_ml，内径D_il，密封面半径R_l，以其原始尺寸为基准值，分别向上、下浮动50％得到上、下边界值，采用拉丁超立方抽样试验设计方法，获得一组具有不同值的设计变量集合X_S；

步骤1.3：根据步骤1.2获得的一组具有不同值的设计变量集合X_S，采用步骤1.1建立的连接器密封结构密封性能多学科仿真分析模型，获取连接器不同设计变量值对应的密封性能指标真实响应Y_S；

步骤1.4：以步骤1.2和步骤1.3获得的具有不同值的设计变量集合X_S及其对应的密封性能真实响应Y_S为样本，采用代理模型建模方法，建立连接器密封结构密封性能代理模型

3.根据权利要求1所述的多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法，其特征在于，步骤二包括如下步骤：

步骤2.1：根据连接器服役期间的承受的随机载荷，确定各载荷的随机分布，建立连接器时变载荷模型；

步骤2.2：采用基于极限值法的结构时变可靠性分析方法，结合步骤一中建立的连接器密封结构密封性能代理模型，建立连接器密封结构时变可靠性分析模型。

4.根据权利要求1所述的多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法，其特征在于，步骤三包括如下步骤：

步骤3.1：将连接器密封结构材料性能、结构设计变量、密封结构时变可靠性指标要求作为多约束条件，得到多约束函数g_i(x),i＝1,2,…n，其中，n为约束条件数，采用代理模型方法，建立多约束函数代理模型i＝1,2,…n；

步骤3.2：建立基于安全裕量的模型修正方法，对步骤3.1建立的多约束函数代理模型进行修正，以消除约束违例为目标，构建安全裕量迭代更新方法，得到最终的多约束函数保守代理模型e_i(x)^j为模型安全裕量，表示第i个约束条件的迭代更新j次后的安全裕量；

步骤3.3：以最终得到的多约束函数保守代理模型作为约束条件，以连接器密封性能为优化目标，建立连接器密封结构时变可靠性优化设计模型，形如：

步骤3.4：根据步骤3.3建立的连接器密封结构时变可靠性优化设计模型，进行优化求解计算，获得满足时变可靠性指标要求的连接器最优结构。

5.根据权利要求4所述的多约束下深海连接器密封结构时变可靠性优化设计方法，其特征在于，所述步骤3.2具体包括以下步骤：

(1)采用基于安全裕量的模型修正方法对多约束函数代理模型进行修正，得到修正后的多约束函数保守代理模型i＝1,2,…n；j＝1,2,…k，其中，e_i(x)^j为模型安全裕量，表示第i个约束条件的迭代更新j次后的安全裕量；

(2)以j次修正后的多约束函数保守代理模型作为多约束条件，以连接器密封结构密封能力为优化目标，建立连接器密封结构时变可靠性优化设计模型；

(3)对步骤(2)建立的优化设计模型进行优化求解计算，判断计算过程是否存在约束违例，若依然存在约束违例，则返回步骤(1)更新模型安全裕量值，得到e_i(x)^j+1，重新获得多约束函数保守代理模型重新进行步骤(2)，直到最终经过k次迭代更新，将约束违例完全消除，得到最终的多约束函数保守代理模型