一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法技术

本发明专利技术公开一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法，涉及安全壳结构整体性试验与传感器优化布置，包括：建立安全壳结构有限元模型，进行试验最高压力作用下结构变形响应的仿真计算；确定优化准则；生成安全壳结构变形测点布置的待选点；基于Kriging插值重构安全壳结构变形；形成待优化目标函数；利用遗传算法优化求解目标函数，获得安全壳结构变形测点优化布置方案；检查测点优化布置方案。本发明专利技术基于Kriging插值与遗传算法，为安全壳结构整体性试验的变形测点布置提供更科学有效的方法，解决了目前变形测点选取通常依据经验、客观性差等问题，使得变形测点布置更客观合理，不仅能求解变形测点的优化问题，还可求解其他类型的传感器优化问题，具有极大实际工程应用价值。程应用价值。程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法


[0001]本专利技术涉及安全壳结构整体性试验与传感器优化布置
，具体涉及一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法。

技术介绍

[0002]核能作为一种低碳、高效、清洁的新能源，是当代能源体中不可或缺的一部分。核安全是发展核电的前提。核电厂发生核事故时，核反应堆安全壳结构作为防止裂变产物向环境释放的最后一道保护屏障，保证其完整性极为重要。
[0003]为了验证安全壳的结构性能、整体密封性和强度是否满足要求，在核电发电机组第一次换料大修及后续每10年必须进行安全壳结构整体性试验(也称“安全壳结构完整性试验”或“安全壳结构强度试验”)。安全壳结构整体变形测量，是安全壳结构整体性试验的重要内容之一。因此，结构变形测点布置方案是面临的一个重要工作环节。一方面，过多的变形测点布置不仅安装困难，而且也不经济，造成浪费；另一方面，变形测点过少或布置的不合理时，无法准确地反映安全壳结构的整体变形情况。所以，确定合适数量的变形测点，并将其布置在最合理的位置上，从而尽可能地反映安全壳结构整体性试验的总体变形情况，是需要解决的一个关键问题。
[0004]然而，目前在安全壳结构整体性试验中，变形测点的选取通常依据经验，既不够科学，也不够严谨。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法。该方法基于测点变形，通过Kriging插值方法对安全壳结构整体变形进行重构，并将插值重构变形值与有限元仿真变形计算值的均方误差作为目标函数，最终采用遗传算法进行优化求解，得到安全壳结构整体性试验的变形测点优化布置方案。
[0006]本专利技术的一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法，包括以下步骤：
[0007]S1、建立安全壳结构有限元模型，进行试验最高压力作用下结构变形响应仿真计算；
[0008]S2、确定优化准则；
[0009]S3、生成安全壳结构变形测点布置的待选点；
[0010]S4、基于Kriging插值重构安全壳结构变形；
[0011]S5、形成待优化目标函数；
[0012]S6、利用遗传算法优化求解目标函数，获得安全壳结构变形测点优化布置方案；
[0013]S7、检查测点优化布置方案。
[0014]进一步地，所述步骤S1具体包括：
[0015]S11、根据设计图纸、材料特性与边界情况等建立核电厂安全壳结构有限元模型；
[0016]S12、进行试验最高压力作用下结构变形响应的仿真计算。
[0017]进一步地，所述步骤S2中确定优化准则为插值拟合误差最小准则。
[0018]进一步地，所述步骤S3中生成安全壳结构变形测点布置的待选点包括：将安全壳结构筒身和穹顶变形测点分别进行优化布置，分别是：
[0019]对安全壳结构筒身，将安全壳结构筒身沿0
°
方向展开成一个矩形，矩形长度方向表示筒身0～360
°
方位，宽度方向表示筒身高程，以不同的等间距分别沿矩形长度和宽度方向划分网格，网格交叉点即为筒身变形测点待选点；
[0020]对筒身闸门区域，以闸门中心为圆心，以等间距划分一定范围内的半径，划分的半径与闸门中心十字交叉线相交的网格交叉点即为筒身闸门区域变形测点待选点；
[0021]对安全壳结构穹顶部分，以穹顶中心为圆心，以不同的等间距分别沿角度和半径方向划分网格，网格交叉点即为穹顶变形测点待选点，且穹顶中心为变形必选测点。
[0022]进一步地，所述步骤S3中的所述等间距分别是指：
[0023]对安全壳结构筒身，以5
°
为间距沿矩形长度方向、以1m为间距沿矩形宽度方向划分网格；
[0024]对筒身闸门区域，以0.2m为间距划分4.02～20.2米之间的半径；
[0025]对安全壳结构穹顶部分，以2.5
°
为间距划分190
°
～280
°
之间的角度，以0.5m为间距沿半径方向划分成网格。
[0026]进一步地，所述步骤S4基于Kriging插值重构结构变形具体包括：
[0027]S41、以初始生成或基于遗传算法生成的安全壳结构筒身和穹顶变形测点布置方案为基础，提取各测点由步骤S1得到的有限元仿真变形计算结果；
[0028]S42、以各测点有限元仿真变形计算结果为基础，采用Kriging插值重构安全壳结构筒身和穹顶变形。
[0029]进一步地，所述步骤S41中提取各测点的有限元仿真变形计算结果具体是：依据步骤S3中的变形测点待选点划分结果，提取随机生成的安全壳结构筒身4个角度、5个高度对应的20个测点以及闸门3个半径对应的12个测点的有限元仿真变形计算结果，提取随机生成的安全壳结构穹顶3个角度、2个半径对应的6个测点以及必选的穹顶中心共7个测点的有限元仿真变形计算结果。
[0030]进一步地，所述步骤S5形成待优化的目标函数具体方法为：
[0031]以与步骤S3相同或者更小的尺寸将安全壳结构筒身和穹顶划分成网格，提取网格交叉点位置的有限元仿真变形计算结果作为真实值Y
i
，利用步骤S4基于Kriging插值重构的安全壳结构筒身和穹顶变形结果来预测与提取的有限元仿真变形计算结果相同位置的变形值作为预测值y
i
，安全壳结构筒身和穹顶部位均以两者均方误差为目标函数，该目标函数的计算公式为：
[0032][0033]进一步地，所述步骤S6利用遗传算法优化求解目标函数，获得安全壳结构变形测点优化布置方案，具体包括以下步骤：
[0034]S61、二重结构编码：将求解问题转化为编码，所述编码为二重结构编码，二重结构编码由两行编码组成，第一行为附加码，附加码采用数字符号编码形式，第二行为变量码，变量码使用二进制编码形式，安全壳筒身长度方向编码的附加码为随机生成的1～m之间m
个不重复的整数，其中m表示步骤S3中长度方向划分结果，变量码为随机生成a个1，m
‑
a个0，1表示该位置被选中，0表示未选中，以此类推完成安全壳筒身矩形长度、闸门区域半径、穹顶角度和半径的编码；
[0035]S62、产生初始种群：所述初始种群由一定数量的二重结构编码的个体组成；
[0036]S63、计算种群中每个个体适应度值：所述种群中每个个体适应度值即为目标函数的计算结果；
[0037]S64、选择操作：所述选择操作为基于一定选择概率的锦标赛法；
[0038]S65、交叉操作：所述交叉操作为部分交叉映射操作；
[0039]S66、变异操作：所述变异操作为基于一定变异概率的单点变异操作；
[0040]S67、产生新种群：将更新后的种群和初始种群合并，对合并后的种群依据适应度值从低到高进行排序，选择与初始种群相同规模的优秀个体进行下次迭代；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全壳结构整体性试验变形测点优化布置方法，包括以下步骤：S1、建立安全壳结构有限元模型，进行试验最高压力作用下结构变形响应仿真计算；S2、确定优化准则；S3、生成安全壳结构变形测点布置的待选点；S4、基于Kriging插值重构安全壳结构变形；S5、形成待优化目标函数；S6、利用遗传算法优化求解目标函数，获得安全壳结构变形测点优化布置方案；S7、检查测点优化布置方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、根据设计图纸、材料特性与边界情况建立核电厂安全壳结构有限元模型；S12、进行试验最高压力作用下结构变形响应的仿真计算。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中确定优化准则为插值拟合误差最小准则。4.根据权利要求1、2或3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中生成安全壳结构变形测点布置的待选点包括将安全壳结构筒身和穹顶变形测点分别进行优化布置，分别是：对安全壳结构筒身，将安全壳结构筒身沿0
°
方向展开成一个矩形，矩形长度方向表示筒身0～360
°
方位，宽度方向表示筒身高程，以不同的等间距分别沿矩形长度和宽度方向划分网格，网格交叉点即为筒身变形测点待选点；对筒身闸门区域，以闸门中心为圆心，以等间距划分一定范围内的半径，划分的半径与闸门中心十字交叉线相交的网格交叉点即为筒身闸门区域变形测点待选点；对安全壳结构穹顶部分，以穹顶中心为圆心，以不同的等间距分别沿角度和半径方向划分网格，网格交叉点即为穹顶变形测点待选点，且穹顶中心为变形必选测点。5.根据权利要求4所述的方法，所述步骤S3中的所述等间距分别是指：对安全壳结构筒身，以5
°
为间距沿矩形长度方向、以1m为间距沿矩形宽度方向划分网格；对筒身闸门区域，以0.2m为间距划分4.02～20.2米之间的半径；对安全壳结构穹顶部分，以2.5
°
为间距划分190
°
～280
°
之间的角度，以0.5m为间距沿半径方向划分成网格。6.根据权利要求4所述的方法，所述步骤S4基于Kriging插值重构结构变形包括：S41、以初始生成或基于遗传算法生成的安全壳结构筒身和穹顶变形测点布置方案为基础，提取各测点由步骤S1得到的有限元仿真变形计算结果；S42、以各测点有限元仿真变形计算结果为基础，采用Kriging插值重构安全壳结构筒身和穹顶变形。7.根据权利要求6所述的方法，所述步骤S41中提取各测点的有限元仿真变形计算结果具体是：依据步骤S3中的变形测点待选点划分结果，提取随机生成的安全壳结构筒身4个角度、5个高度对应的20个测点以及闸门3个半径对应的12个测点的有限元仿真变形计算结果，提取随机生成的安全壳结构穹顶3个角度、2个半径对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昕光，汪全，单强，
申请(专利权)人：中广核核电运营有限公司，
类型：发明
国别省市：