本發(fā)明屬于可靠性分析，具體涉及一種基于克里金模型解析高階矩及最大熵方法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)器人逐漸應(yīng)用于核電站，替代工人完成一系列操作，以使工人遠(yuǎn)離核輻射的影響。殘?jiān)謇頇C(jī)器人作為核工業(yè)領(lǐng)域后處理工藝的重要裝備，其中一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備就是旋風(fēng)分離器。由于殘?jiān)哂懈叻派湫?，必須采取有效的措施將其分離、處理和貯存，以確保人員和環(huán)境的安全。一旦輻射環(huán)境下的旋風(fēng)分離器發(fā)生故障，不僅會(huì)產(chǎn)生高昂的維護(hù)維修成本，也會(huì)導(dǎo)致相關(guān)核作業(yè)停止，甚至增加安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為保障輻射環(huán)境下旋風(fēng)分離器的正常工作，需對(duì)其進(jìn)行可靠性分析，確保其可靠度滿足要求。

2、旋風(fēng)分離器主要通過(guò)旋風(fēng)筒的高速旋轉(zhuǎn)形成離心力，將重質(zhì)顆粒沉積在底部，而清潔的空氣則通過(guò)氣體出口排出，從而達(dá)到分離的目的。在核工業(yè)環(huán)境下，旋風(fēng)分離器的工作狀態(tài)受到很多因素的影響，其中收集桶、錐臺(tái)等的制造尺寸的變化會(huì)導(dǎo)致其分離效率產(chǎn)生一定的分散性，從而影響到作業(yè)的精度和穩(wěn)定性。因此，需考慮旋風(fēng)分離器收集桶的半徑和錐臺(tái)的高度的不確定性傳播對(duì)旋風(fēng)分離器分離效率的影響，評(píng)估旋風(fēng)分離器的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明考慮了影響旋風(fēng)分離器分離效率的不確定因素，在獲取不確定性因素對(duì)旋風(fēng)分離器分離效率的影響規(guī)律之后，根據(jù)此規(guī)律有針對(duì)性地對(duì)某些不確定性因素進(jìn)行控制，為后續(xù)優(yōu)化旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，以提升旋風(fēng)分離器實(shí)際工作中的穩(wěn)定性和可靠性。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于克里金模型的解析高階矩及最大熵方法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，包括：

3、s1分析旋風(fēng)分離器實(shí)際工作過(guò)程中存在的不確定因素；

4、s2基于ansys仿真得到樣本點(diǎn)；

5、s3利用樣本點(diǎn)訓(xùn)練得到旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的克里金模型；

6、s4利用本文算法解析出克里金模型的n階原點(diǎn)矩；

7、s5利用最大熵方法，使用得到的n階原點(diǎn)矩求得旋風(fēng)分離器分離效率的概率密度函數(shù)；

8、s6根據(jù)給定的分離效率下限閾值求解旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)可靠度。

9、本發(fā)明的有益效果在于：

10、(1)本發(fā)明考慮了旋風(fēng)分離器系統(tǒng)參數(shù)的不確定性因素，與實(shí)際情況相符合，獲得旋風(fēng)分離器分離效果的概率密度函數(shù)及累計(jì)分布函數(shù)，準(zhǔn)確客觀地表征了旋風(fēng)分離器在實(shí)際工作過(guò)程中存在的不確定性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋風(fēng)分離器的可靠性分析，為后續(xù)可靠性試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等提供理論參考；

11、(2)相較于傳統(tǒng)的可靠性分析方法，本發(fā)明中提出的方法在保證分析精度的同時(shí)，可提高可靠性分析計(jì)算效率；

12、(3)與其他統(tǒng)計(jì)矩計(jì)算方法相比，本發(fā)明利用解析法直接計(jì)算高階矩，調(diào)用函數(shù)次數(shù)更少，計(jì)算誤差卻仍然很小，同時(shí)保證了計(jì)算的效率和精度。

13、(4)本發(fā)明提出的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法適用于任意結(jié)構(gòu)的可靠性分析，對(duì)結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊要求，適用范圍廣。

技術(shù)特征：

1.一種基于克里金模型的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s1通過(guò)確定旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)以分析旋風(fēng)分離器實(shí)際工作過(guò)程中存在的不確定因素，所述函數(shù)為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s2為通過(guò)拉丁超立方抽樣方法獲取若干個(gè)訓(xùn)練樣本點(diǎn)并計(jì)算響應(yīng)值。具體過(guò)程是通過(guò)所述s1轉(zhuǎn)換得到標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的輸入變量矩陣uin,

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金模型的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s3的克里金模型為令α＝r-1(g-μ)，則可得的第q階原點(diǎn)矩mq的表達(dá)式：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s4的克里金模型的n階原點(diǎn)矩：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金模型的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s5為令考慮將隨機(jī)變量z的前n階原點(diǎn)矩作為約束條件，可以得到求解z的概率密度函數(shù)ρ(z)的優(yōu)化問(wèn)題：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于克里金法的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，其特征在于：所述s6為設(shè)最小閾值z(mì)0，當(dāng)z<z0時(shí)，認(rèn)為旋風(fēng)分離器失效，通過(guò)式(19)得到旋風(fēng)分離器的可靠度r：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于克里金(Kriging)模型的旋風(fēng)分離器可靠性分析方法，包括分析旋風(fēng)分離器實(shí)際工作過(guò)程中存在的不確定因素；基于ANSYS仿真得到樣本點(diǎn)；利用樣本點(diǎn)訓(xùn)練得到旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的克里金模型；利用本文算法解析出克里金模型的n階原點(diǎn)矩；利用最大熵方法，使用得到的n階原點(diǎn)矩求得旋風(fēng)分離器分離效率的概率密度函數(shù)；根據(jù)給定的分離效率下限閾值求解旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)可靠度。本發(fā)明定量評(píng)估出旋風(fēng)分離器在實(shí)際工作條件下的不確定因素對(duì)其分離效率的影響，并基于此進(jìn)行可靠性分析，為后續(xù)旋風(fēng)分離器的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，以提升旋風(fēng)分離器的可靠性水平。

技術(shù)研發(fā)人員：姜潮,張皓睿,韋新鵬,宋明亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10