本發(fā)明屬于管道壽命預(yù)測，尤其涉及一種基于力學(xué)性能的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、聚乙烯管道由于耐腐蝕性強、機械加工性能好及使用壽命長等優(yōu)勢，被廣泛用于天然氣輸送。然而，聚乙烯燃?xì)夤艿篱L期埋于地下，持續(xù)承受土壤壓力、熱氧老化及內(nèi)部載荷等多種因素作用。隨著服役時間的增加，管材會逐漸發(fā)生蠕變老化，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，并最終失去使用價值。為確保埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿涝谡麄€壽命周期內(nèi)始終維持結(jié)構(gòu)與功能的完整性，達(dá)成管道本質(zhì)安全的目標(biāo)，開展埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿赖膲勖A(yù)測研究便顯得極為迫切。

2、但是現(xiàn)有的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測模型大多基于單一變量控制下獲取的樣品構(gòu)建，并未充分考量管道在實際運行過程中所面臨的復(fù)雜多變因素，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果與實際存在偏差；同時，埋地管道因其深埋地下的隱蔽特性，使得獲取其狀態(tài)數(shù)據(jù)極為棘手。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)面對這些有限且雜亂的數(shù)據(jù)，難以從中有效提取出真正反映管道關(guān)鍵狀態(tài)的信息，極大地制約了壽命預(yù)測的準(zhǔn)確性；此外，現(xiàn)階段對于聚乙烯管材老化機理的探究尚淺，特別是內(nèi)壓導(dǎo)致的蠕變老化，作為埋地燃?xì)饩垡蚁┕懿淖钪饕睦匣问?，相關(guān)壽命評價研究尤為匱乏，且關(guān)于埋地燃?xì)夤艿赖臋z測很難做到無損檢測。

3、因此，亟需進一步研究埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測模型，以提升預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性，為燃?xì)夤艿赖陌踩\行提供有力保障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于力學(xué)性能的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于力學(xué)性能的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測方法，包括：

4、獲取蠕變老化聚乙烯試樣，根據(jù)所述蠕變老化聚乙烯試樣通過超聲檢測得到聚乙烯超聲脈沖信號，根據(jù)所述聚乙烯超聲脈沖信號通過超聲信號統(tǒng)計提取得到聚乙烯超聲譜系數(shù)參量；

5、根據(jù)所述蠕變老化聚乙烯試樣通過力學(xué)檢測得到聚乙烯力學(xué)性能參量，根據(jù)所述聚乙烯力學(xué)性能參量和所述聚乙烯超聲譜系數(shù)參量構(gòu)建聚乙烯管道蠕變老化數(shù)據(jù)集；

6、根據(jù)所述聚乙烯管道蠕變老化數(shù)據(jù)集通過非線性建模得到超聲無損力學(xué)性能預(yù)測模型；

7、獲取實時聚乙烯超聲脈沖信號，根據(jù)所述實時聚乙烯超聲脈沖信號通過所述超聲無損力學(xué)性能預(yù)測模型得到實時聚乙烯力學(xué)性能參量，根據(jù)所述實時聚乙烯力學(xué)性能參量通過聚乙烯力學(xué)衰退模型得到燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ｓ鄩勖?/p>

8、優(yōu)選的，所述聚乙烯超聲譜系數(shù)參量的提取包括：

9、根據(jù)所述蠕變老化聚乙烯試樣通過單探頭脈沖反射回波法獲取聚乙烯超聲脈沖信號；

10、根據(jù)所述聚乙烯超聲脈沖信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣得到離散聚乙烯超聲脈沖信號序列；

11、根據(jù)所述離散聚乙烯超聲脈沖信號序列通過提升小波變換分解得到聚乙烯脈沖信號細(xì)節(jié)系數(shù)和聚乙烯脈沖信號近似系數(shù)；

12、根據(jù)所述聚乙烯脈沖信號細(xì)節(jié)系數(shù)和所述聚乙烯脈沖信號近似系數(shù)通過重構(gòu)誤差補償?shù)玫骄垡蚁┏暶}沖去噪信號；

13、根據(jù)所述聚乙烯超聲脈沖去噪信號通過超聲譜分析得到聚乙烯超聲譜；

14、根據(jù)所述聚乙烯超聲譜通過超聲譜統(tǒng)計提取得到超聲譜系數(shù)參量。

15、優(yōu)選的，所述聚乙烯超聲脈沖去噪信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

16、，

17、其中，s(n)為聚乙烯超聲脈沖去噪信號，s0(n)為聚乙烯超聲脈沖原始信號，s1(n)為聚乙烯超聲脈沖重構(gòu)信號，n為聚乙烯超聲脈沖信號離散索引，α為重構(gòu)誤差補償系數(shù)。

18、優(yōu)選的，所述超聲無損力學(xué)性能預(yù)測模型包括：

19、通過輸入層接收所述聚乙烯管道蠕變老化數(shù)據(jù)集；

20、根據(jù)所述聚乙烯管道蠕變老化數(shù)據(jù)集通過特征提取層得到聚乙烯超聲譜系數(shù)參量序列特征；

21、根據(jù)所述聚乙烯超聲譜系數(shù)參量序列特征通過輸出層輸出聚乙烯力學(xué)性能參量預(yù)測值，所述輸出層為一個神經(jīng)元數(shù)量為三的全連接層。

22、優(yōu)選的，所述燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ｓ鄩勖臏y算步驟包括：

23、預(yù)設(shè)聚乙烯力學(xué)性能失效判據(jù)系數(shù)；

24、根據(jù)所述聚乙烯力學(xué)性能失效判據(jù)系數(shù)和聚乙烯力學(xué)性能參量通過綜合衰退構(gòu)建聚乙烯力學(xué)衰退模型；

25、預(yù)設(shè)聚乙烯力學(xué)多維失效綜合指數(shù)，根據(jù)所述聚乙烯力學(xué)多維失效綜合指數(shù)和所述實時聚乙烯力學(xué)性能參量通過所述聚乙烯力學(xué)衰退模型得到燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ｓ鄩勖?/p>

26、優(yōu)選的，所述聚乙烯力學(xué)衰退模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

27、，

28、其中，d(t)為t時刻的聚乙烯力學(xué)衰退指數(shù)，a1為斷裂伸長率臨界閾值，b1為拉伸屈服應(yīng)力臨界閾值，c1為沖擊強度臨界閾值，β1為斷裂伸長率權(quán)重系數(shù)，β2為拉伸屈服應(yīng)力權(quán)重系數(shù)，β3為沖擊強度權(quán)重系數(shù)，a(t)為斷裂伸長率衰退模型，b(t)為拉伸屈服應(yīng)力衰退模型，c(t)?分別為沖擊強度衰退模型，a0為斷裂伸長率初始值，b0為拉伸屈服應(yīng)力初始值，c0為沖擊強度初始值。

29、優(yōu)選的，所述通過所述聚乙烯力學(xué)衰退模型得到燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ｓ鄩勖ǎ?/p>

30、根據(jù)所述聚乙烯力學(xué)多維失效綜合指數(shù)通過聚乙烯力學(xué)衰退指數(shù)倒推得到t時刻值；

31、根據(jù)所述t時刻值和所述實時聚乙烯力學(xué)性能參量通過當(dāng)前時刻值測算得到燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ｓ鄩勖?/p>

32、一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述基于力學(xué)性能的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測方法。

33、一種包含計算機可執(zhí)行指令的存儲介質(zhì)，所述計算機可執(zhí)行指令在由計算機處理器執(zhí)行時用于執(zhí)行上述基于力學(xué)性能的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿缐勖A(yù)測方法。

34、本發(fā)明的有益效果為：

35、（1）通過充分考量濕、熱、氧以及壓力等復(fù)雜因素的綜合影響，對埋地聚乙烯管道的剩余壽命展開科學(xué)預(yù)估，為準(zhǔn)確評估在役聚乙烯管道由于壓力作用引發(fā)的蠕變老化問題，進而導(dǎo)致的壽命折損狀況，提供了一種有效的評價方法；

36、（2）通過模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣、提升小波變換分解、重構(gòu)誤差補償有效去除聚乙烯超聲脈沖信號中的噪聲，減少去噪處理時重構(gòu)過程的信息損失，為后續(xù)的超聲譜分析提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，進而提高力學(xué)性能預(yù)測的準(zhǔn)確性；

37、（3）通過聚乙烯力學(xué)性能參量和聚乙烯超聲譜系數(shù)參量構(gòu)建聚乙烯管道蠕變老化數(shù)據(jù)集，進而通過非線性建模得到超聲無損力學(xué)性能預(yù)測模型，在不損壞聚乙烯管材的情況下，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的聚乙烯力學(xué)性能參量實時預(yù)測；

38、（4）通過綜合衰退構(gòu)建聚乙烯力學(xué)衰退模型，考慮多種力學(xué)性能參量的衰退情況，提供更全面的力學(xué)性能衰退評估，允許根據(jù)具體應(yīng)用場景和需求設(shè)定臨界閾值，增強模型的適應(yīng)性和靈活性，引入權(quán)重系數(shù)調(diào)整不同力學(xué)性能參量在衰退模型中的重要性，使模型更加符合實際衰退規(guī)律，基于實時力學(xué)性能參量，能夠準(zhǔn)確預(yù)測燃?xì)饩垡蚁┕艿赖氖Ｓ鄩勖?，提高聚乙烯管道運行的安全性和可靠性。