[发明专利]硅泡沫材料剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了硅泡沫材料剩余寿命预测方法，涉及材料寿命预测领域，包括S1获取硅泡沫材料的剩余预紧力数据，并转换为载荷保持率；S2建立基础物理退化模型，并叠加测试误差；S3根据基础物理退化模型，得到载荷保持率先验概率分布；S4对先验概率分布进行更新，得到载荷保持率后验概率分布；S5预测硅泡沫材料预紧力的退化趋势和剩余寿命；提出更具针对性的硅泡沫材料应力松弛的双指数物理模型，基于数模联动思想，采用贝叶斯理论，根据系统的观测数据对系统状态的概率密度函数进行估计，并对硅泡沫材料预紧力的退化趋势和剩余寿命进行预测，既考虑了材料预紧力衰退过程的经验知识又融合了监测数据的动态信息，可改善基于模型方法的物理模型精度问题。

技术领域

本发明涉及材料寿命预测领域，尤其涉及一种硅泡沫材料剩余寿命预测方法。

背景技术

硅泡沫材料是一种通过硅橡胶发泡而成的粘弹性阻尼材料，由于其耐高温、耐老化和良好粘弹性能，被广泛应用于隔热、包装等领域，填充于多层结构件之间用于补偿各层在环境温度变化时带来的层间间隙变化，同时在振动过程中作为阻尼材料吸收能量，达到减震和控制噪声的目的。但是作为典型的高分子材料，硅泡沫材料在长期使用过程中会产生松弛效应，随应力水平降低，其预紧性能也持续下降，进而减弱其隔热、减震作用，一旦其层间预紧力下降到一定程度，还会引发整个结构产生松动。因此，针对硅泡沫材料的应力松弛效应，有必要建立针对性的预紧性能剩余寿命预测方法，在其应力水平下降至规定阈值之前及时更换，实现产品的长期稳定运行。

针对剩余寿命预测，国内外学者已提出了大量预测方法。根据方法原理不同，现有剩余寿命预测方法可大体分为三类：基于模型的方法、数据驱动的方法和数模联动的方法。目前，高分子材料通常采用基于指数模型或对数指数模型的方法，根据材料的失效机理建立物理模型来描述产品的退化趋势，从而预测特定应力水平下的剩余寿命。已有研究表明，硅泡沫材料与典型的高分子材料失效机理有所差异，硅泡沫材料应力松弛受材料泡孔结构和材料本身双因素影响，前期松弛主要为压缩泡孔结构引发的物理松弛，后期主要体现在由于材料本身带来的化学松弛。由于硅泡沫材料的性能参数和微观应力参数难以准确获取，失效机制不够明确，目前还未有准确的物理退化模型描述其应力松弛退化过程。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种硅泡沫材料剩余寿命预测方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

硅泡沫材料剩余寿命预测方法，包括以下步骤：

S1、获取硅泡沫材料的剩余预紧力数据，并转换为载荷保持率为其中F_k为第k步预紧力，F₀为初始预紧力，为载荷保持率；

S2、建立硅泡沫材料的基础物理退化模型，并叠加测试误差；

S3、根据基础物理退化模型，得到载荷保持率先验概率分布；

S4、根据先验概率分布和贝叶斯理论，对先验概率分布进行更新，得到载荷保持率后验概率分布；

S5、根据后验概率分布粒子预测硅泡沫材料预紧力的退化趋势和剩余寿命。

本发明的有益效果在于：提出了更具针对性的硅泡沫材料应力松弛的双指数物理模型，基于数模联动思想，采用贝叶斯理论，同时融合材料应力松弛的先验知识和观测数据的动态信息，对硅泡沫材料预紧力的退化趋势和剩余寿命进行预测，既考虑了材料预紧力衰退过程的经验知识又融合了监测数据的动态信息，可改善基于模型方法的物理模型精度问题。

附图说明

图1是本发明硅泡沫材料剩余寿命预测方法的流程示意图；

图2是本发明硅泡沫材料剩余寿命预测方法的实际测量载荷保持率的退化趋势图；

图3是本发明硅泡沫材料剩余寿命预测方法的先验概率分布图；