基于贝叶斯理论的结构件健康状态评估方法研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. School ot Mechanical Engineering, Southeast Universip, Nanjing 211189, China)
Abstract: The structural healthasessment in the crack propagation process was studied. Considering the wide existence of WXlbult distribution data characteristics in the asessment process, an approach for structural health asessment based on the Bayesian theory was proposed through combining the data of the type of WXbull distribution with the Bayesian theory. The numerical solutions ftr the complex posterior problems wav provided by using the MCMC algorithm. The acoustic emission approach was adopWd ta collect the health asessment data for an industwal component. The health result obtained by the proposed model shows that two fractilv parameters of 5% and 95% constitute the 90% of confidenco interval of the assessment parameter for structural health. The posterior parameters ara centrally distributed and the confidence level is up ta 90% , which verifies the accuvcy of the health assessment method.
在评估过程中，要考虑随机因素的影响，故需采用 概率的方法，即综合运用概率统计和力学方法来完成 健康状态评估的问题。贝叶斯方法通过量化先验信息 形成先验分布，并运用先验分布到统计推断中来提高 统计推断的精度。王宇［5］以贝叶斯方法为基础，在考
Key worUt: Bayesian ； WXbull distribution ； crack propagation ； structural component ； health asessment
当今，机械设备正快速向前发展［1-2］: 一方面，结 构向大型化、复杂化发展;另一方面，因破坏造成的损 失也越来越大，且由于经济性要求,必须最大限度地发 挥结构的潜力。为在满足经济ool ot Mechanical Engineering, Yangzhou UniversiW, Yangzhou 225001, China； 2. Departwent ot Engineering Design, XW an Jiaoton/Liverpool University, Suzhou 215000, China；
中图分类号：TH17
文献标志码：A
D0I：10. 13465/ki.jvs.2020.06.009
Approach fos structural health assessment based on the Bayesian theory
Lin , CHEN Min , JIA Minping3
第39卷第6期
振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
Vol. 39 Nc. 6 2020
基于贝叶斯理论的结构件健康状态评估方法研究
朱林1,陈敏2,贾民平3
(1.扬州大学机械工程学院，江苏扬州225001； 2.西交利物浦大学工业设计系，江苏苏州215000； 3.东南大学机械工程学院，南京211189)
裂纹是构件失效的主要形式，裂纹构件的健康状 态评估已成为这一领域的研究重点。最早的评估方法
基金项目：国家自然科学基金(51805447 )；中国博士后科学基金
(2019M661947);江苏省自然科学基金青年项目(BK20190911 )；西 交利物浦大学重点项目建设专项(KSF-E-01) 收稿日期：2018 -09 -18修改稿收到日期：2018-12-19 第一作者 朱林男，博士，讲师,1989年生
数据进行了采集，基于贝叶斯理论的结构件健康状态评估模型对实例构件的健康状态进行了评估,评估结果表明5%与
95%两个分位数构成了结构件健康状态评估参数的90%置信区间，后验参数的分布集中,且置信度达到90%,可以实现
结构件健康状态的精确评估。
关键词：贝叶斯;WeWull分布;裂纹扩展;结构件;健康状态评估
是基于定值模型展开的。Udwadia⑶运用Forman模型 预测了构件的裂纹扩展信息，并通过将其与经验裂纹 断裂信息相结合来实现了构件的评估。PapadinitWou⑷ 运用声发射技术检测了构件的裂纹扩展速率,并将其 与裂纹临界信息相结合评估了健康状态。但由于外载 荷随机波动及结构内在因素的不均匀性 ，采取定值方 法会使得评估结果存在很大的分散性,从而直接影响 到评估精度。
摘 要：以结构件裂纹扩展过程中的健康状态评估为研究对象，针对结构件健康状态评估过程中广泛存在的
WeWull型数据的特征，通过将WeWull型分布数据类型与贝叶斯理论相结合来提出了一种基于贝叶斯理论的结构件健康
状态评估模型，并通过采用MCMC算法对复杂后验量的计算问题进行了求解。运用声发射手段对实例构件的健康状态
Abstract: The structural healthasessment in the crack propagation process was studied. Considering the wide existence of WXlbult distribution data characteristics in the asessment process, an approach for structural health asessment based on the Bayesian theory was proposed through combining the data of the type of WXbull distribution with the Bayesian theory. The numerical solutions ftr the complex posterior problems wav provided by using the MCMC algorithm. The acoustic emission approach was adopWd ta collect the health asessment data for an industwal component. The health result obtained by the proposed model shows that two fractilv parameters of 5% and 95% constitute the 90% of confidenco interval of the assessment parameter for structural health. The posterior parameters ara centrally distributed and the confidence level is up ta 90% , which verifies the accuvcy of the health assessment method.
在评估过程中，要考虑随机因素的影响，故需采用 概率的方法，即综合运用概率统计和力学方法来完成 健康状态评估的问题。贝叶斯方法通过量化先验信息 形成先验分布，并运用先验分布到统计推断中来提高 统计推断的精度。王宇［5］以贝叶斯方法为基础，在考
Key worUt: Bayesian ； WXbull distribution ； crack propagation ； structural component ； health asessment
当今，机械设备正快速向前发展［1-2］: 一方面，结 构向大型化、复杂化发展;另一方面，因破坏造成的损 失也越来越大，且由于经济性要求,必须最大限度地发 挥结构的潜力。为在满足经济ool ot Mechanical Engineering, Yangzhou UniversiW, Yangzhou 225001, China； 2. Departwent ot Engineering Design, XW an Jiaoton/Liverpool University, Suzhou 215000, China；
中图分类号：TH17
文献标志码：A
D0I：10. 13465/ki.jvs.2020.06.009
Approach fos structural health assessment based on the Bayesian theory
Lin , CHEN Min , JIA Minping3
第39卷第6期
振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
Vol. 39 Nc. 6 2020
基于贝叶斯理论的结构件健康状态评估方法研究
朱林1,陈敏2,贾民平3
(1.扬州大学机械工程学院，江苏扬州225001； 2.西交利物浦大学工业设计系，江苏苏州215000； 3.东南大学机械工程学院，南京211189)
裂纹是构件失效的主要形式，裂纹构件的健康状 态评估已成为这一领域的研究重点。最早的评估方法
基金项目：国家自然科学基金(51805447 )；中国博士后科学基金
(2019M661947);江苏省自然科学基金青年项目(BK20190911 )；西 交利物浦大学重点项目建设专项(KSF-E-01) 收稿日期：2018 -09 -18修改稿收到日期：2018-12-19 第一作者 朱林男，博士，讲师,1989年生
数据进行了采集，基于贝叶斯理论的结构件健康状态评估模型对实例构件的健康状态进行了评估,评估结果表明5%与
95%两个分位数构成了结构件健康状态评估参数的90%置信区间，后验参数的分布集中,且置信度达到90%,可以实现
结构件健康状态的精确评估。
关键词：贝叶斯;WeWull分布;裂纹扩展;结构件;健康状态评估
是基于定值模型展开的。Udwadia⑶运用Forman模型 预测了构件的裂纹扩展信息，并通过将其与经验裂纹 断裂信息相结合来实现了构件的评估。PapadinitWou⑷ 运用声发射技术检测了构件的裂纹扩展速率,并将其 与裂纹临界信息相结合评估了健康状态。但由于外载 荷随机波动及结构内在因素的不均匀性 ，采取定值方 法会使得评估结果存在很大的分散性,从而直接影响 到评估精度。
摘 要：以结构件裂纹扩展过程中的健康状态评估为研究对象，针对结构件健康状态评估过程中广泛存在的
WeWull型数据的特征，通过将WeWull型分布数据类型与贝叶斯理论相结合来提出了一种基于贝叶斯理论的结构件健康
状态评估模型，并通过采用MCMC算法对复杂后验量的计算问题进行了求解。运用声发射手段对实例构件的健康状态