[发明专利]一种基于代理模型的转静子系统碰摩可靠性分析方法

权利要求书

1.一种基于代理模型的转静子系统碰摩可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立转静子碰摩的有限元仿真模型；

步骤2：找出设计阶段、加工及装配、工作运转环节中存在的不确定参数，通过灵敏度分析确定影响转静子碰摩的主要不确定性来源及各参数的概率分布类型，输入参数；

步骤3：利用自适应实验设计算法，在基于极限状态曲面附近添加精心选择的样本，构建代理模型来替代有限元仿真模型；

步骤4：利用训练后的代理模型，在给定的初始转速下预测MCS样本点的功能响应，根据功能响应结果计算失效概率；

步骤5：在所考虑的转速范围内，迭代增加转速，重复步骤4，依次计算每个转速下的失效概率，最终得到失效概率曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于代理模型的转静子系统碰摩可靠性分析方法，其特征在于，步骤1中所述的转静子碰摩模型通过有限元方法建立的动力学运动微分方程如下：

其中，M、C、G及K分别为系统质量、阻尼、陀螺及刚度矩阵，H为Heaviside函数，F_u为转子不平衡激励，q、及分别为位移、速度和加速度向量，ω为转子转速，x为转子接触点在水平方向振动位移，g为转静子初始间隙，t为时间；

根据赫兹接触与库伦摩擦定律，转静子单圆盘位置单处单点碰摩力表达式为：

式中，F_n、F_t分别为法向碰撞力与切向摩擦力，k_c为接触刚度，μ为摩擦系数；

在有限元模型对应的圆盘节点位置，转子圆盘的不平衡激励计算表达式为：

式中，m_ei、e_i(i＝1，2)分别为两圆盘偏心质量及偏心距。

3.根据权利要求1所述的一种基于代理模型的转静子系统碰摩可靠性分析方法，其特征在于，步骤2中，考虑转子系统自身材料性能中的接触刚度k_c、装配误差影响的转静子初始间隙g、不平衡量u这三个参数的不确定性，假设接触刚度k、初始间隙g为高斯分布，初始间隙变化范围随机性更强，假设为beta分布，不确定参数的概率描述为：

式中，和为接触刚度、不平衡量与间隙的平均值，δ_u和δ_g分别为三参数的不确定度，不确定度与平均值的乘积则为随机参数的标准差，ξ₁、ξ₂和ξ₃则为三个随机变量，其中变量ξ₁和ξ₂服从高斯分布，变量ξ₃服从beta分布，然后指定参数均值、不确定度，将随机样本点代入对应参数的概率发分布中生成对应的概率分布。