[发明专利]一种金属板裂纹损伤评估系统和方法

说明书

本发明公开了一种金属板裂纹损伤评估系统和方法，该系统包括：测量值获取模块，获取金属板裂纹长度测量值；损伤计算模块，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；误差修正模块，利用核函数算法对金属板裂纹长度计算值进行误差修正；剩余寿命计算模块，对金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；重采样模块，对金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值进行重采样；损伤评估模块，根据金属板裂纹长度重采样值计算金属板裂纹长度评估值，并根据金属板剩余寿命重采样值计算金属板剩余寿命评估值。本发明考虑了环境导致的材料参数波动和测量误差等多种不确定因素，计算结果准确度高，算法灵活。

技术领域

本发明涉及金属板结构健康监测领域，具体涉及一种金属板裂纹损伤评估系统和方法。

背景技术

在腐蚀环境下，对金属结构(如，航空装备结构)的健康评估需要综合考虑载荷和环境的综合作用，现有的对于腐蚀损伤的概率寿命评估方法多是利用实验室数据或历史数据，直接给出特定材料和腐蚀环境下寿命的概率分布。这种方法对于同批次产品整体的寿命评估具有较好的效果，但对于个体结构的健康状态评估则具有较大的不确定性，在评估过程中的认知也非常模糊，因而难以通过这种方法给出单独结构的准确概率寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属板裂纹损伤评估系统和方法，用以解决准确评估金属板裂纹长度和金属板剩余寿命的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属板裂纹损伤评估系统，该系统包括：测量值获取模块，用于获取金属板裂纹长度测量值；损伤计算模块，根据所述金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；误差修正模块，利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；剩余寿命计算模块，根据所述金属板裂纹长度修正值对所述金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；重采样模块，对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；以及损伤评估模块，基于所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值，根据所述金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据所述金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；其中，所述金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度计算值包括对应于所述金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度修正值包括对应于所述金属板裂纹长度计算值的所述多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。

优选地，所述损伤计算模块还用于：根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；利用第三材料参数表示所述第一材料参数和所述第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；以及根据所述第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到所述金属板裂纹长度计算值。

优选地，所述误差修正模块还用于：对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在所述多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及根据所述第三材料参数修正值对所述金属板裂纹长度计算值进行修正，得到所述金属板裂纹长度修正值。

优选地，所述重采样模块包括：裂纹长度重采样子模块，对所述金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；以及剩余寿命重采样子模块，对所述金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。