【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种船舶调距机构的功能可靠性分析方法，属于运动机构可靠性分析领域。
技术介绍
1、船舶调距机构，如图1所示，包括油缸1、桨毂体2、桨叶3、艉法兰4、滑块5、活塞6、活塞杆7、叶根螺栓8、桨叶销9、曲柄盘10等。船舶调距桨在进行调距的过程中，伺服活塞的运动会带动配油器中反馈杆的移动，将机械运动转换为电压信号，用于反馈螺距，将反馈信号与指令信号相比较，若不相等，则调距过程会继续直到信号相等，完成指定的桨叶螺距调整。而调距机构中存在活塞杆-滑块、曲柄销-滑块和桨毂轴承-曲柄盘等含间隙运动副，会造成桨叶实际的调距角度与指令信号和反馈信号存在一定的偏差，当偏差过大时，会影响船舶的航行状态，机构运动性能下降，影响调距精度，因此从可靠性的角度对调距机构完成指定功能的能力进行定性分析和定量计算是十分有必要的。
2、专利公开号cn116337666a提出了一种调距桨调距机构磨损试验装置，通过铰链与桨叶加载轴相连来模拟调距桨装置在水下受到的推力、切力、转叶力矩和离心力，从而对桨叶在不同工况下的水动力加载结构形式进行试验，解决了调距机构在作业过程中由于高交变载荷引起磨损的验证要求，但通过试验的方法判定磨损会产生较大的试验成本。
3、专利公开号cn116384437a提出了一种针对小失效概率的双层自适应rvm可靠性分析方法，首先使用自适应rvm构造第一层代理模型，再利用主动学习的思想继续更新rvm代理模型，收敛后求解失效概率。但其只未考虑隐式的功能函数，算法未与实际工程相结合。
4、本专利技术的目的是提
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于kriging代理模型的船舶调距机构运动功能可靠性分析方法，根据可靠性分析理论，开展调距机构可靠性建模，对不确定输入变量进行描述并定义功能函数，进行参数化建模并实现软件的联合仿真，最后利用可靠性和灵敏度算法计算调距机构运动功能的失效概率和不确定输入变量对可靠性的影响程度。本专利技术方法可以有效地提高计算效率，对多失效模式、小概率失效的运动机构可靠性工程问题具有重要的参考价值与指导意义。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，包括如下步骤：
3、(1)创建船舶调距机构不确定设计变量的初始样本空间；
4、(2)对调距桨调距过程进行不确定参数分析；
5、(3)建立调距机构的刚柔耦合参数化模型，将桨毂组件中的桨毂壳体模型在ansys中柔性化导入adams中，对设计变量进行参数化；
6、(4)在adams中进行多体动力学仿真，对调距桨调距机构进行一次调距仿真，计算得到五片桨叶旋转的角位移，将这五个动力学响应量作为目标响应；
7、(5)将船舶调距机构不确定设计变量的初始样本空间代入步骤(4)的多体动力学仿真中，获得调距机构目标响应区间，初始样本空间和目标响应区间共同构成调距桨调距过程中隐式问题的初始kriging代理模型；
8、(6)利用初始kriging代理模型进行可靠性灵敏度计算。
9、进一步，所述的船舶调距机构不确定设计变量包括滑块宽度l、曲柄销直径d，曲柄盘节圆直径d、活塞杆-滑块、曲柄销-滑块和桨毂轴承-曲柄盘零件间摩擦系数μ1、μ2和μ3、桨叶水动力载荷系数k。
10、进一步，所述的步骤(2)利用区间模型描述不确定变量的分布类型，取变量初始值的上下5％作为变化区间。
11、进一步，所述的步骤(5)从初始样本空间中利用拉丁超立方抽样方法抽取10000个初始样本点，代入所建立的调距机构刚柔耦合参数化模型进行计算，得到初始代理模型。
12、进一步，所述的可靠性灵敏度计算包括以下步骤：
13、(6a)设置可靠性分析收敛准则；
14、(6b)利用自适应学习函数从样本空间中挑选符合极限状态函数要求的样本点形成当前样本集，以更新kriging代理模型直到满足设定的收敛条件；
15、(6c)将样本空间中的所有样本代入满足收敛条件的kriging代理模型中，最终得到响应量样本空间；
16、(6d)对调距过程中运动精度问题进行失效模式分析；
17、(6e)将响应量样本空间代入极限状态函数，计算失效样本点个数，得到失效概率，利用矩独立全局灵敏度方法进行灵敏度分析。
18、进一步，所述的步骤(6a)中设定的收敛条件为代理模型拟合输出响应与仿真结果对比后误差不超过5％。
19、进一步，所述的步骤(6d)将实际螺距角与螺距显示值的误差作为运动精度的失效判据。
20、本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术提出的一种基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法是基于运动机构多体动力学对船舶调距机构进行确定性动力学仿真，采用可靠性分析方法，分析随机参数的不确定性，为有效提升调距机构的运动精度和减少机械故障提供设计依据。
22、本专利技术提出了一整套适用于船舶调距桨等复杂运动机构不确定参数的分析流程，该流程包括基于kriging代理模型的可靠性分析流程，利用可靠性的高效算法能够解决小样本影响分析带来的偶然性。
23、本专利技术建立的不确定性联合仿真平台解决了当前多体动力学仿真软件不能实现有效抽样而带来的试验设计不足，在matlab中进行抽样再把数据导入adams中去调用仿真，得到的仿真结果再代入matlab拟合代理模型，通过代理模型求解复杂运动机构的隐式响应问题，最后用全局灵敏度方法表征调距机构各设计变量的不确定性对船舶调距过程中关键部件动力学响应的贡献程度。
24、本专利技术提供的不确定性分析方案可以为复杂运动机构的不确定性问题提供包括代理模型、主动学习优化模型以及进行反复简化运算的技术方案，适用于评价船舶调距桨运动功能的不确定性分析，对于减少调距机构卡滞等机械故障和提高调距精度有着较大的参考价值，能够广泛用于船舶设备的检修和维护研究中。
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1.一种基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的船舶调距机构不确定设计变量包括滑块宽度L、曲柄销直径d，曲柄盘节圆直径D、活塞杆-滑块、曲柄销-滑块和桨毂轴承-曲柄盘零件间摩擦系数μ1、μ2和μ3、桨叶水动力载荷系数K。
3.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤(2)利用区间模型描述不确定变量的分布类型，取变量初始值的上下5％作为变化区间。
4.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤(5)从初始样本空间中利用拉丁超立方抽样方法抽取10000个初始样本点，代入所建立的调距机构刚柔耦合参数化模型进行计算，得到初始代理模型。
5.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的可靠性灵敏度计算包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于代理模型技术的船
7.根据权利要求5所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤(6d)将实际螺距角与螺距显示值的误差作为运动精度的失效判据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的船舶调距机构不确定设计变量包括滑块宽度l、曲柄销直径d，曲柄盘节圆直径d、活塞杆-滑块、曲柄销-滑块和桨毂轴承-曲柄盘零件间摩擦系数μ1、μ2和μ3、桨叶水动力载荷系数k。
3.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤(2)利用区间模型描述不确定变量的分布类型，取变量初始值的上下5％作为变化区间。
4.根据权利要求1所述的基于代理模型技术的船舶调距机构功能可靠性分析方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕堂祺，杨珺柳，周林慧，施睿贇，李纬良，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所，
类型：发明
国别省市：
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