[发明专利]一种大型液体贮箱结构安全性评估方法

说明书

本发明涉及一种大型液体贮箱结构安全性评估方法，首先，该方法结合力学原理对影响液体贮箱结构健康的内、外部因素进行有限元分析，构建结构健康机理仿真模型；其次，利用机理仿真结果、行业标准与专家领域知识构建可同时处理各类不确定性定性与定量信息的基于置信规则库的结构安全性评估模型；最后，利用结构健康机理仿真模型生成不同工况下的结构损伤样本，弥补结构安全样本集不完整的缺陷，并将其用于训练所提结构安全性评估模型。可用于保障大型液体贮箱的结构健康并可对诸如变形、倾斜、开裂及倒塌等危险状态进行有效预防。该方法充分融合机理知识与观测数据，可应用到多种相关领域的液体贮箱安全性评估问题中。

技术领域

本发明涉及大型液体贮箱的结构安全性评估技术领域，尤其涉及一种大型液体贮箱结构安全性评估方法。

背景技术

随着全球经济迅猛发展以及航空航天、石油化工等行业自身战略需求及生产需要，我国液体贮箱容积不断攀升，贮箱大型化成为了必然趋势。大型液体贮箱作为一种薄壁结构的大型工业结构件，径厚比大，刚度小，容易在地基沉降、储罐倾斜等外在作用下发生各种各样的结构变形，从而导致贮箱内可燃液体发生泄漏、爆炸等事故，带来严重的经济和环境损失。因此，大型液体贮箱的结构安全性评估对于设计潜在事故预防策略至关重要。

目前，大型液体贮箱结构安全性评估方法按照评价手段可分为四大类。1)基于失效分析的评估方法；该方法利用大量失效模式数据建立故障成因与后果之间的因果模型。但对于复杂系统来说，该方法很难做到在线动态地对模型进行结构和参数优化；2)基于数学解析模型的评估方法；该方法不受观测数据影响，利用精确的数学表达系统或机理仿真模型，可以提供透明的建模过程和可解释的结果。但对于复杂系统的评估模型，建立精确的数学解析表达式是一项巨大挑战。3)基于数据驱动的评估方法；该方法可以在难以建立解析模型的情况下对系统进行建模评估。但容易出现过拟合的问题，而且其评估结果不具有可解释性。4)基于专家知识的评估方法；该方法能有效处理小样本下的复杂系统建模问题，其评估结果能够得到很好的理解。但是，人类知识本身的模糊性和不精确性及人类知识的限制而造成的不完整性，导致了知识中含有多种不确定性。

综上，现有技术中，对大型液体贮箱的结构安全性评估方法的需求越来越迫切。

发明内容

为此，本发明提供一种大型液体贮箱结构安全性评估方法，用以克服现有技术中大型液体贮箱的结构安全性评估方法准确性的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种大型液体贮箱结构安全性评估方法，包括针对大型液体贮箱结构安全性评估方法的构建方法和训练方法，其中，所述构建方法包括如下步骤，

步骤1：对构建结构健康机理仿真模型所需的单元类型及材料参数进行定义；

步骤2：根据所述步骤1中的参数信息构建结构健康机理仿真模型，并对结构健康机理仿真模型进行网格划分，并确定单元个数e；

步骤3：对网格划分后的结构健康机理仿真模型施加载荷F，并确定边界条件；

步骤4：对所述步骤3中施加载荷F后的结构健康机理仿真模型利用求解器进行求解，并得到整体结构变形量w，以变形云图的形式输出显示为，

K·w＝F

其中，K为整体刚度矩阵，w为整体结构变形量，F为外部施加的载荷；

步骤5：通过对不同工况下产生的整体结构变形量w进行实验统计，并对得到模拟故障样本进行分析，将分析结果与行业标准、专家知识相结合，构建出在稳态载荷作用下，对大型液体贮箱结构影响的关键评估指标体系X＝{x₁,x₂,L,x_m}、指标的参考值A和对应的结论D及X与D之间的逻辑关系E；

步骤6：利用所述步骤5中确定的参数X、A、D、E，构建出大型液体贮箱结构安全性评估模型，从而得到BRB模型结构为，