(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110173554.1 (22)申请日 2021.02.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112861403 A (43)申请公布日 2021.05.28 (73)专利权人 中国人民解 放军火箭军工程大 学 地址 710025 陕西省西安市灞桥区同心路2 号 (72)发明人 周志杰　陈媛　胡冠宇　胡昌华　 杨立浩　曹友　 (74)专利代理 机构 北京翔石知识产权代理事务 所(普通合伙) 11816 专利代理师 李勇 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (56)对比文件 CN 112001058 A,2020.1 1.27CN 106169113 A,2016.1 1.30 CN 112069685 A,2020.12.1 1 CN 109685 366 A,2019.04.26 CN 106022630 A,2016.10.12 CN 110348752 A,2019.10.18 KR 20100068743 A,2010.0 6.24 陈军军等.基于故障模式的表面张力贮箱可 靠性评估. 《质量与可靠性》 .2020,(第02期), 胡昌华等.考虑环境干 扰的液体运载火箭结 构安全性评估方法. 《中国科 学:信息科 学》 .2020,(第10期), Xuemin Liu;Haitao L i;Jinglun Zhou; Long Cheng."A safety risk as sessment method co nsidering epistemic uncertai nty". 《2012 I nternati onal Conference o n Quality, Rel iability, Risk, Maintenance, and Safety Engi neering》 .2012, 审查员 焦天栋 (54)发明名称 一种大型液体贮箱结构安全性评估方法 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书11页 附图10页 CN 112861403 B 2022.12.20 CN 112861403 B 1.一种大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 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： 通过对不同工况下的产生的整体结构变形w数据进行实验统计， 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,xm}、 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 Rk： 若 则o＝{(D1, β1,k),…,(DN, βN,k),(D, βD,k)} 其中， 规则权重为θk， 属性权重为δ1, δ2,…, δm,xi(i＝1,...,m)表示第i个影响大型液体 贮箱结构变形的主要指标， 且Ai＝{Ai,j,j＝1,L,Ji}表示由第i个前提属性的Ji个参 考值所组成的集合， θk(k＝1,...,L)表示第k条规则的规则权重， 为规则总数， δi(i ＝1,...,m)表示第i个前提属性的特征权重， D表示结论全集， 且D＝{D1,L,DN}； βj,k{j＝ 1,...,N,k＝1,...,L}表示相对于 评价结果Dj的置信度； 所述训练方法包括如下步骤， 步骤a： 构建大型液体贮箱结构安全性评估模型的优化目标函数及约束条件， 并对所述 大型液体贮箱结构安全性评估模型进 行训练得到最优参数Ψ ′和训练后的结构安全性评估 模型； 步骤b： 在所述步骤a中得到的训练后的结构安全性评估模型对收集到的观测数据进行 评估得到匹配度和激活权 重； 步骤c： 当所述结构安全性评估模型中的规则被激活后， 每条规则均会产生相应的输 出， 根据输出 结果得出当前大型液体贮箱的结构变形程度。 2.根据权利要求1所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 在所述步骤 2中， 通过利用自适应网络划分产生满足能量 误差估计准则的网格， 确定单 元个数e。 3.根据权利要求1所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 在所述步骤 3对施加载荷F 的载荷进行确定时， 通过力学原理对影响液体贮箱结构健康的内、 外部因素 进行分析后确定需要施加的载荷F。 4.根据权利要求1所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 在所述步骤 a中， 所述最优参数是通过结合有限元产生的模拟故障样 本， 再利用CMA ‑ES对所述大型液体权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 112861403 B 2贮箱结构安全性评估模型进行训练后得出的， 所述最优参数为Ψ'＝{θ1',..., θ'L, δ '1,..., δ'L, β'1,1,..., β'N,L}， 训练后的大 型液体贮箱结构安全性评估 模型为： 其中， Ψ＝{θ1,..., θL, δ1,..., δL, β1,1,..., βN,L}表示模型要优化 的参数， yestimated和 yactual表示评估与真实的结构变形程度。 5.根据权利要求4所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 所述步骤b 中的匹配度为利用特定匹配度函数将输入的观测数据统一转化为相对于参考值的匹配度， 输入xi相对于参 考值Ai的匹配度计算如下： 其中， 和 分别表示与xi相邻的两个参考值， 代表k条规则中输入xi相对于参考值 Ai的匹配度。 6.根据权利要求5所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 所述步骤b 中的激活权 重是通过匹配度计算输入的观测数据对第k条规则的激活权 重， 其中， ωk表示第k条规则的激活权 重。 7.根据权利要求1所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 所述步骤c 中， 当所述结构安全性评估 模型中的规则被激活时， ωk≠0。 8.根据权利要求7所述的大型液体贮箱结构安全性评估方法， 其特征在于， 所述步骤c 中， 对于每条激活的规则， 通过证据推理算法进行融合， 其 解析形式表示 为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 112861403 B 3