本发明涉及金属板结构健康监测领域，具体涉及一种金属板裂纹损伤评估系统和方法。
背景技术：
在腐蚀环境下，对金属结构(如，航空装备结构)的健康评估需要综合考虑载荷和环境的综合作用，现有的对于腐蚀损伤的概率寿命评估方法多是利用实验室数据或历史数据，直接给出特定材料和腐蚀环境下寿命的概率分布。这种方法对于同批次产品整体的寿命评估具有较好的效果，但对于个体结构的健康状态评估则具有较大的不确定性，在评估过程中的认知也非常模糊，因而难以通过这种方法给出单独结构的准确概率寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种金属板裂纹损伤评估系统和方法，用以解决准确评估金属板裂纹长度和金属板剩余寿命的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种金属板裂纹损伤评估系统，该系统包括：测量值获取模块，用于获取金属板裂纹长度测量值；损伤计算模块，根据所述金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；误差修正模块，利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；剩余寿命计算模块，根据所述金属板裂纹长度修正值对所述金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；重采样模块，对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；以及损伤评估模块，基于所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值，根据所述金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据所述金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；其中，所述金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度计算值包括对应于所述金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度修正值包括对应于所述金属板裂纹长度计算值的所述多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
优选地，所述损伤计算模块还用于：根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；利用第三材料参数表示所述第一材料参数和所述第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；以及根据所述第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到所述金属板裂纹长度计算值。
优选地，所述误差修正模块还用于：对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在所述多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及根据所述第三材料参数修正值对所述金属板裂纹长度计算值进行修正，得到所述金属板裂纹长度修正值。
优选地，所述重采样模块包括：裂纹长度重采样子模块，对所述金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；以及剩余寿命重采样子模块，对所述金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
优选地，所述损伤评估模块包括：权重区间划分子模块，根据所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值计算所述金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对所述权重集进行归一化处理以得到所述权重集中每一个权重的归一化权重值，基于所述权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；权重获取子模块，获取所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；裂纹长度评估子模块，根据所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板裂纹长度评估值；以及剩余寿命评估子模块，根据所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板剩余寿命评估值；其中，所述金属板裂纹长度修正值和所述金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
相应地，本发明还提供了一种金属板裂纹损伤评估方法，该方法包括：获取金属板裂纹长度测量值；根据所述金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；根据所述金属板裂纹长度修正值对所述金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；以及基于所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值，根据所述金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据所述金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；其中，所述金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度计算值包括对应于所述金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度修正值包括对应于所述金属板裂纹长度计算值的所述多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
优选地，所述结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值包括：根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；利用第三材料参数表示所述第一材料参数和所述第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；以及根据所述第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到所述金属板裂纹长度计算值。
优选地，所述利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值包括：对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在所述多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及根据所述第三材料参数修正值对所述金属板裂纹长度计算值进行修正，得到所述金属板裂纹长度修正值。
优选地，对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样包括：对所述金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；以及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样包括：对所述金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
优选地，该方法还包括：根据所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值计算所述金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对所述权重集进行归一化处理以得到所述权重集中每一个权重的归一化权重值，基于所述权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；获取所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；根据所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板裂纹长度评估值；以及根据所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板剩余寿命评估值；其中，所述金属板裂纹长度修正值和所述金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
本发明定量地对金属板裂纹长度和金属板剩余寿命进行评估，考虑了环境导致的材料参数波动和测量误差等多种不确定因素，计算结果准确度高，算法灵活。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明提供的金属板裂纹损伤评估系统的框图；
图2是本发明提供的另一金属板裂纹损伤评估系统的框图；以及
图3是本发明提供的金属板裂纹损伤评估方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
图1是本发明提供的金属板裂纹损伤评估系统的框图，本发明中所描述的金属板具体可以是例如铝合金结构的金属板，如图1所示，该系统包括测量值获取模块10、损伤计算模块20、误差修正模块30、剩余寿命计算模块40、重采样模块50和损伤评估模块60。
测量值获取模块10用于获取金属板裂纹长度测量值，金属板裂纹长度测量值可以通过测量装置(如，光学显微镜)测量得到，这里的金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，每个周期时刻测量一次并得到一个金属板裂纹长度测量值，这里的周期时刻指的是间隔一个时间周期的时刻，一般来说，测量装置每隔一个时间周期进行一次测量，一个时间周期例如可以为5至10分钟。
损伤计算模块20根据金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值。疲劳裂纹扩展模型是一种表示不同周期时刻的值的迭代算法，在本发明中，采用疲劳裂纹扩展模型表示不同周期时刻的金属板裂纹长度计算值的迭代关系，具体来说，疲劳裂纹扩展模型表示第k个周期时刻的金属板裂纹长度计算值是第k-1个周期时刻的金属板裂纹长度计算值的函数，其中，相邻两个周期时刻之间间隔一个时间周期，k为正整数。采用疲劳裂纹扩展模型表示计算金属板裂纹长度计算值的函数的同时，结合最小二乘法估计模型对金属板裂纹长度计算值的函数中的未知参量进行推导计算，以得到计算金属板裂纹长度计算值。由于金属板裂纹长度包括多个周期时刻的值，因而金属板裂纹长度计算值也包括与金属板裂纹长度测量值对应的多个周期时刻的值。也就是说，在每个周期时刻，即每隔一个时间周期，测量装置都会对金属板裂纹长度进行一次测量，得到一个金属板裂纹长度测量值，对应地会计算得到与每个周期时刻对应的金属板裂纹长度计算值，在存在多个时间周期的情况下，有多个金属板裂纹长度测量值，对应地会计算得到多个金属板裂纹长度计算值。
误差修正模块30利用核函数算法对金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值。在计算金属板裂纹长度计算值的过程中会存在一些参数带来的模型误差，可以理解的是计算结果的整体误差包括测量误差和模型误差，随着迭代计算中迭代次数的增加，误差也就会增大，为了最大程度地降低误差，可以用模型误差来抵消一定的测量误差，以降低整体误差，为此，误差修正模块30引入了核函数算法，对每一个金属板裂纹长度计算值进行误差修正。在误差修正过程中，对每一个金属板裂纹长度计算值会进行多次误差修正，因而一个金属板裂纹长度计算值会对应有多个金属板裂纹长度修正值，也就是说，金属板裂纹长度修正值包括对应于金属板裂纹长度计算值的多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
剩余寿命计算模块40根据金属板裂纹长度修正值对金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值。在误差修正模块30得到每个周期时刻的金属板裂纹长度修正值之后，根据金属板腐蚀阈值来确定金属板剩余寿命计算值。
重采样模块50对金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值。重采样模块50通过随机采样的方式对金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值进行重采样。
损伤评估模块60基于金属板裂纹长度测量值和金属板裂纹长度修正值，根据金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值。
损伤计算模块20还用于根据帕里斯公式(paris公式)得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；利用第三材料参数表示第一材料参数和第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；根据第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到金属板裂纹长度计算值。
由于受到环境、测量器材等因素的影响，金属板裂纹长度测量值会存在一定的误差，也就是上文中所描述的测量误差，测量误差可以表示为：
zk＝xk vk(1)
在公式(1)中，zk表示在第k个周期时刻金属板裂纹长度测量值；xk表示在第k个周期时刻金属板裂纹长度计算值；vk表示在第k个周期时刻的测量误差，本文中假设vk服从正态分布
疲劳裂纹扩展模型一般采用帕里斯公式，根据帕里斯公式可以得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式，具体通过以下公式(2)表示：
在公式(2)中，xk表示在第k个周期时刻金属板裂纹长度计算值，xk的初始值x0为预置的裂纹长度，例如1mm、2mm等；xk-1表示在第k-1个周期时刻金属板裂纹长度计算值；δn表示两个相邻周期时刻之间的应力循环次数，为预先已知的值；f表示金属板结构几何形状的裂纹形状系数，为预先已知的值；δδ表示应力幅度，如果是在试验中，则表示疲劳试验应力幅度；u表示噪声，为已知的值，如果是在实验中，则表示试验过程中的噪声，本文中假设u服从正态分布
结合以上公式(1)和公式(2)，可以得到以下公式(3)：
下面通过数学的一些处理方式对公式(3)进行处理。
令：
ψk＝[1,lnxk-1]t(5)
此外，在这里假设vk和u为0，则公式(3)可以表示为以下公式(7)：
yk＝ψktθk(7)
可以看出，ck和mk通过θk表示出来，θk称为第三材料参数，本领域技术人员可以理解，θk为矢量，因而可以通过计算θk的值进而来得到ck和mk的值。
这里采用带遗忘因子的最小二乘法递推来计算θk，计算公式如下：
θk＝θk-1 gk(yk-ψktθk-1)(8)
本领域技术人员可以理解，根据最小二乘法的原理，在公式(8)中，
误差修正模块30还用于：对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及根据第三材料参数修正值对金属板裂纹长度计算值进行修正，得到金属板裂纹长度修正值。
在计算过程中的一些参数(本实施方式中例如为ck和mk)会在真实值附近震荡，本实施方式采用动态核函数来进行误差调整。在本实施方式中，首先对k＝0时刻进行采样，通过试验已知lnc0服从正态分布
由此，可以得到θ0的采样值，再根据以下递推公式(11)得到k≥1情况下θk的采样值：
在公式(11)中，
在公式(12)中，α0为初始值，一般情况下，α0为0.99。
可以看出，通过公式(11)可以计算得到对θk进行采样后的采样值，k取不同值的情况下均有多个值，本实施方式中通过采样的方式实现了对θk的值的修正，在每一个周期时刻，θk均有多个修正值。在得到θk的修正值之后，结合公式(6)和公式(2)，即可计算得到金属板裂纹长度修正值
在计算得到金属板裂纹长度修正值之后，即
在公式(13)中，
图2是本发明提供的另一金属板裂纹损伤评估系统的框图，如图2所示，重采样模块50可以包括裂纹长度重采样子模块501和剩余寿命重采样子模块502，其中，裂纹长度重采样子模块501对金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；剩余寿命重采样子模块502对金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
裂纹长度重采样子模块501针对每个周期时刻，对每个周期时刻的多个金属板裂纹长度修正值进行重采样，重采样的采样方式为随机采样，重采样后得到的金属板裂纹长度重采样值的数量与金属板裂纹长度修正值的数量相同。
剩余寿命重采样子模块502针对每个周期时刻，对每个周期时刻的多个金属板剩余寿命计算值进行重采样，重采样的采样方式为随机采样，重采样后得到的金属板剩余寿命重采样值的数量与金属板剩余寿命计算值的数量相同。应当理解，金属板剩余寿命计算值可以在每个周期时刻都进行计算，但也可以在部分周期时刻进行计算，具体在哪个或哪些周期时刻会计算金属板剩余寿命计算值，技术人员可以根据实际需求进行设置。
如图2所示，损伤评估模块60可以包括权重区间划分子模块601、权重获取子模块602、裂纹长度评估子模块603和剩余寿命评估子模块604。其中，权重区间划分子模块601根据金属板裂纹长度测量值和金属板裂纹长度修正值计算金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对权重集进行归一化处理以得到权重集中每一个权重的归一化权重值，基于权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；权重获取子模块602获取金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；裂纹长度评估子模块603根据金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和权重划分区间计算金属板裂纹长度评估值；剩余寿命评估子模块604根据金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和权重划分区间计算金属板剩余寿命评估值；其中，金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
权重区间划分子模块601根据金属板裂纹长度测量值和金属板裂纹长度修正值计算金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，具体计算方式如下：
通过上文中对公式中各个符号的阐述，公式(14)中等号右边均为已知量，因而可以计算得到每个周期时刻的金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值的权重
对权重集中的每一个权重进行归一化处理，处理方式如下：
在公式(15)中，
基于权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间，具体来说，以一个周期时刻对应的归一化权重值为基础定义权重划分区间，由于i的取值范围为1～n，那么就会定义n个权重划分区间，具体为：[0,a1),[a1,a2),…,[an-1,1]，其中：
金属板裂纹长度重采样值是对金属板裂纹长度修正值进行重采样得到的，所以金属板裂纹长度重采样值中的具体数值实际上是金属板裂纹长度修正值中的具体数值的部分或全部，权重获取子模块602可以根据公式(14)和公式(15)的计算结果获取到金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值。同理，金属板剩余寿命重采样值是对金属板剩余寿命计算值进行重采样得到的，所以金属板剩余寿命重采样值中的具体数据实际上是金属板剩余寿命计算值中的具体数值的部分或全部，权重获取子模块602可以根据公式(14)和公式(15)的计算结果获取到金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值。
在得到金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值之后，裂纹长度评估子模块603针对每一个金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值，根据权重划分区间对金属板裂纹长度重采样值进行重新定义，得到金属板裂纹长度更新值，具体来说，对于第k个周期时刻，若第k个周期时刻的第i个金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值位于第j个区间[aj-1,aj)，那么第k个周期时刻的第i个金属板裂纹长度重采样值对应的金属板裂纹长度更新值计算如下：
在公式(16)中，
第k个周期时刻的金属板裂纹长度评估值计算如下：
在公式(17)中，
下面介绍剩余寿命评估子模块604计算金属板裂纹长度评估值的计算过程。
在得到金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值之后，剩余寿命评估子模块604针对每一个金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值，根据权重划分区间对金属板剩余寿命重采样值进行重新定义，得到金属板剩余寿命更新值。其中，金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值可以理解为，金属板剩余寿命重采样值对应的金属板裂纹长度修正值所对应的归一化权重值，举例来说，第k个周期时刻的第i个金属板剩余寿命重采样值对应第k个周期时刻的第i个金属板裂纹长度修正值，第k个周期时刻的第i个金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值与第k个周期时刻的第i个金属板裂纹长度修正值对应的归一化权重值相同。
具体来说，对于第k个周期时刻，若第k个周期时刻的第i个金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值位于第j个区间[aj-1,aj)，那么第k个周期时刻的第i个金属板剩余寿命重采样值对应的金属板剩余寿命更新值计算如下：
在公式(18)中，
第k个周期时刻的金属板剩余寿命评估值计算如下：
在公式(19)中，
图3是本发明提供的金属板裂纹损伤评估方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
步骤301，获取金属板裂纹长度测量值；
步骤302，根据金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；
步骤303，利用核函数算法对金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；
步骤304，根据金属板裂纹长度修正值对金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；
步骤305，对金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；
步骤306，基于金属板裂纹长度测量值和金属板裂纹长度修正值，根据金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；
其中，金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，金属板裂纹长度计算值包括对应于金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，金属板裂纹长度修正值包括对应于金属板裂纹长度计算值的多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
其中，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值包括：根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；利用第三材料参数表示第一材料参数和第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；根据第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到金属板裂纹长度计算值。
其中，利用核函数算法对金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值包括：对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；根据第三材料参数修正值对金属板裂纹长度计算值进行修正，得到金属板裂纹长度修正值。
其中，对金属板裂纹长度修正值进行重采样包括：对金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；对金属板剩余寿命计算值进行重采样包括：对金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
其中，该方法还包括：根据金属板裂纹长度测量值和金属板裂纹长度修正值计算金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对权重集进行归一化处理以得到权重集中每一个权重的归一化权重值，基于权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；获取金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；根据金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和权重划分区间计算金属板裂纹长度评估值；根据金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和权重划分区间计算金属板剩余寿命评估值；其中，金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
需要说明的是，本发明提供的金属板裂纹损伤评估方法的具体细节及益处与本发明提供的金属板裂纹损伤评估系统类似，于此不予赘述。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
本发明提供的技术方案可以准去预测金属板裂纹长度和金属板剩余寿命，真实情况下的真实值在评估值的95％置信区间之内，计算结果准确，算法灵活性高。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
1.一种金属板裂纹损伤评估系统，其特征在于，该系统包括：
测量值获取模块，用于获取金属板裂纹长度测量值；
损伤计算模块，根据所述金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；
误差修正模块，利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；
剩余寿命计算模块，根据所述金属板裂纹长度修正值对所述金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；
重采样模块，对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；以及
损伤评估模块，基于所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值，根据所述金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据所述金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；
其中，所述金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度计算值包括对应于所述金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度修正值包括对应于所述金属板裂纹长度计算值的所述多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
2.根据权利要求1所述的金属板裂纹损伤评估系统，其特征在于，所述损伤计算模块还用于：
根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；
利用第三材料参数表示所述第一材料参数和所述第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；以及
根据所述第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到所述金属板裂纹长度计算值。
3.根据权利要求2所述的金属板裂纹损伤评估系统，其特征在于，所述误差修正模块还用于：
对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；
结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在所述多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及
根据所述第三材料参数修正值对所述金属板裂纹长度计算值进行修正，得到所述金属板裂纹长度修正值。
4.根据权利要求1或3所述的金属板裂纹损伤评估系统，其特征在于，所述重采样模块包括：
裂纹长度重采样子模块，对所述金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；以及
剩余寿命重采样子模块，对所述金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
5.根据权利要求4所述金属板裂纹损伤评估系统，其特征在于，所述损伤评估模块包括：
权重区间划分子模块，根据所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值计算所述金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对所述权重集进行归一化处理以得到所述权重集中每一个权重的归一化权重值，基于所述权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；
权重获取子模块，获取所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；
裂纹长度评估子模块，根据所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板裂纹长度评估值；以及
剩余寿命评估子模块，根据所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板剩余寿命评估值；
其中，所述金属板裂纹长度修正值和所述金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
6.一种金属板裂纹损伤评估方法，其特征在于，该方法包括：
获取金属板裂纹长度测量值；
根据所述金属板裂纹长度测量值，结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值；
利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值；
根据所述金属板裂纹长度修正值对所述金属板的剩余寿命进行计算，得到金属板剩余寿命计算值；
对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样以得到金属板裂纹长度重采样值，及对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样以得到金属板剩余寿命重采样值；以及
基于所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值，根据所述金属板裂纹长度重采样值计算得到金属板裂纹长度评估值，及根据所述金属板剩余寿命重采样值计算得到金属板剩余寿命评估值；
其中，所述金属板裂纹长度测量值包括多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度计算值包括对应于所述金属板裂纹长度测量值的多个周期时刻的值，所述金属板裂纹长度修正值包括对应于所述金属板裂纹长度计算值的所述多个周期时刻中的每个周期时刻的值进行多次修正后的值。
7.根据权利要求6所述的金属板裂纹损伤评估方法，其特征在于，所述结合疲劳裂纹扩展模型和最小二乘法估计模型计算金属板裂纹长度计算值包括：
根据帕里斯公式得到带有第一材料参数和第二材料参数的金属板裂纹长度计算值的迭代计算公式；
利用第三材料参数表示所述第一材料参数和所述第二材料参数，根据带遗忘因子的最小二乘法计算得到第三材料参数计算值；以及
根据所述第三材料参数计算值得到第一材料参数计算值和第二材料参数计算值，从而得到所述金属板裂纹长度计算值。
8.根据权利要求7所述的金属板裂纹损伤评估方法，其特征在于，所述利用核函数算法对所述金属板裂纹长度计算值进行误差修正，得到金属板裂纹长度修正值包括：
对第一材料参数初始值和第二材料参数初始值进行采样，从而实现对第三材料参数初始值的采样；
结合核函数算法对第三材料参数进行迭代计算得到第三材料参数在所述多个周期时刻中的每个周期时刻的多次修正后的值，即第三材料参数修正值；以及
根据所述第三材料参数修正值对所述金属板裂纹长度计算值进行修正，得到所述金属板裂纹长度修正值。
9.根据权利要求6或8所述的金属板裂纹损伤评估方法，其特征在于，
对所述金属板裂纹长度修正值进行重采样包括：对所述金属板裂纹长度修正值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板裂纹长度重采样值；以及
对所述金属板剩余寿命计算值进行重采样包括：对所述金属板剩余寿命计算值以随机采样的方式进行重采样，得到金属板剩余寿命重采样值。
10.根据权利要求9所述金属板裂纹损伤评估方法，其特征在于，该方法还包括：
根据所述金属板裂纹长度测量值和所述金属板裂纹长度修正值计算所述金属板裂纹长度修正值和金属板剩余寿命计算值中每一个数值的权重，得到权重集，对所述权重集进行归一化处理以得到所述权重集中每一个权重的归一化权重值，基于所述权重集中每一个权重的归一化权重值定义权重划分区间；
获取所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值；
根据所述金属板裂纹长度重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板裂纹长度评估值；以及
根据所述金属板剩余寿命重采样值对应的归一化权重值和所述权重划分区间计算所述金属板剩余寿命评估值；
其中，所述金属板裂纹长度修正值和所述金属板剩余寿命计算值的权重计算方式相同。
技术总结