本發(fā)明屬于力學(xué)分析，尤其涉及一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、核二三級容器的力學(xué)分析與評定是核電工程設(shè)計中的一個重要領(lǐng)域，核電設(shè)計規(guī)范規(guī)定，需要對承壓容器在設(shè)計工況、各使用工況和試驗工況載荷下開展全面的應(yīng)力分析計算，并根據(jù)規(guī)范給出的應(yīng)力限制進行相應(yīng)的應(yīng)力評定。核二三級容器需要考慮載荷通常包括：壓力載荷、部件的自重和在運行或試驗工況下正常貯存物的重量(包括由于液體靜壓頭和動壓頭引起的附加壓力)、風(fēng)載荷、振動和地震載荷、接管載荷以及溫度載荷等。對于核二三級容器，目前國際主要核電設(shè)計規(guī)范(如：asme?bpvc-iii、rcc-m)根據(jù)容器的主要失效模式給出了相應(yīng)的評定規(guī)則和方法。具體來說大致可以分為一次應(yīng)力分析、一次加二次應(yīng)力分析、疲勞分析和屈曲分析等。

3、當(dāng)容器計算不能滿足評定要求時，通常意味著某些設(shè)計指標(biāo)參數(shù)或條件不符合規(guī)范要求或安全標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計工程師需要對設(shè)計指標(biāo)參數(shù)進行調(diào)整以滿足規(guī)定，在修改設(shè)計指標(biāo)參數(shù)時，需要綜合考慮所有相關(guān)因素，并確保修改后的設(shè)計方案仍然滿足所有規(guī)范和性能要求，通常，這些修改需要通過迭代的計算和分析來驗證其有效性；此外，任何設(shè)計更改都應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)的審查和批準(zhǔn)，以確保不會引入新的問題。

4、發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方案存在以下問題：現(xiàn)有技術(shù)通常以滿足設(shè)計規(guī)范為分析目標(biāo)，一般不涉及優(yōu)化問題，系統(tǒng)和容器的力學(xué)性能并不能達(dá)到最優(yōu)；現(xiàn)有技術(shù)的分析流程包括“力學(xué)計算-結(jié)果分析-設(shè)計修改”等常規(guī)工程分析過程，通過人工迭代上述過程逐步提高容器的力學(xué)性能，有賴于工程人員的技術(shù)經(jīng)驗，員工培養(yǎng)成本高，工作效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)方式優(yōu)化過程嚴(yán)重依賴于工程人員技術(shù)經(jīng)驗，效率低下的問題，以及核電容器的力學(xué)性能容易陷入局部最優(yōu)無法達(dá)到全局最優(yōu)的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，包括：

4、步驟1：基于預(yù)先構(gòu)建的歷史樣本數(shù)據(jù)集，對基于機器學(xué)習(xí)的力學(xué)性能預(yù)測模型進行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測模型；

5、步驟2：基于訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測模型，構(gòu)建力學(xué)性能優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的定量關(guān)系；基于獲得的定量關(guān)系，在參數(shù)空間內(nèi)執(zhí)行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的尋優(yōu)，獲得設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點；

6、步驟3：基于獲得的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點及其預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的工況點，結(jié)合隨機和人工增補的工況參數(shù)，獲得增補數(shù)據(jù)；基于獲得的增補數(shù)據(jù)進行力學(xué)仿真計算，基于仿真計算結(jié)果進行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點是否為局部最優(yōu)，若是，則將所述增補數(shù)據(jù)引入歷史樣本數(shù)據(jù)集，迭代執(zhí)行步驟1至步驟3，直至獲得設(shè)計指標(biāo)全局最優(yōu)點。

7、進一步的，所述歷史樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建，具體為：基于待優(yōu)化問題，通過力學(xué)仿真工具進行不同工況下核電容器的仿真目標(biāo)函數(shù)值，并基于不同工況下的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)及其對應(yīng)的仿真目標(biāo)函數(shù)值，進行歷史樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建。

8、進一步的，所述增補數(shù)據(jù)的獲取，具體為：基于獲得的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點，結(jié)合其預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的工況點，作為第一增補數(shù)據(jù)；通過隨機生成的方式生成若干工況數(shù)據(jù)，并結(jié)合預(yù)先確定的若干工況數(shù)據(jù)，作為第二增補數(shù)據(jù)；基于所述第一增補數(shù)據(jù)和第二增補數(shù)據(jù)，實現(xiàn)最終增補數(shù)據(jù)的構(gòu)建。

9、進一步的，在執(zhí)行核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化前，需基于預(yù)先確定的優(yōu)化問題，確定影響核電容器力學(xué)性能的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)、約束條件以及優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。

10、進一步的，所述影響核電容器力學(xué)性能的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)包括筒體幾何參數(shù)、封頭幾何參數(shù)、支座幾何參數(shù)、線型支撐幾何參數(shù)、接管幾何參數(shù)、邊界條件以及載荷參數(shù)。

11、進一步的，所述力學(xué)性能預(yù)測模型的類型為bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、廣義線性回歸類模型比如嶺回歸、彈性網(wǎng)格、隨機森林或gbdt集成算法。

12、第二方面，本發(fā)明提供了一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

13、模型訓(xùn)練單元，其用于基于預(yù)先構(gòu)建的歷史樣本數(shù)據(jù)集，對基于機器學(xué)習(xí)的力學(xué)性能預(yù)測模型進行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測模型；

14、參數(shù)尋優(yōu)單元，其用于基于訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測模型，構(gòu)建力學(xué)性能優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的定量關(guān)系；基于獲得的定量關(guān)系，在參數(shù)空間內(nèi)執(zhí)行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的尋優(yōu)，獲得設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點；

15、迭代優(yōu)化單元，其用于基于獲得的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點及其預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的工況點，結(jié)合隨機和人工增補的工況參數(shù)，獲得增補數(shù)據(jù)；基于獲得的增補數(shù)據(jù)進行力學(xué)仿真計算，基于仿真計算結(jié)果進行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點是否為局部最優(yōu)，若是，則將所述增補數(shù)據(jù)引入歷史樣本數(shù)據(jù)集，迭代執(zhí)行模型訓(xùn)練、參數(shù)尋優(yōu)以及迭代優(yōu)化，直至獲得設(shè)計指標(biāo)全局最優(yōu)點。

16、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

17、第四方面，本發(fā)明提供了一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

18、第五方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明提供了一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法及系統(tǒng)，所述方案通過采用多種工況數(shù)據(jù)訓(xùn)練的基于機器學(xué)習(xí)的核電容器力學(xué)性能模型，來構(gòu)建力學(xué)性能優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的定量關(guān)系，通過自動化優(yōu)化求解來獲得優(yōu)化后的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)，提高了優(yōu)化求解效率和準(zhǔn)確性，極大降低了對工程人員技術(shù)經(jīng)驗的要求；同時，通過采用基于增補數(shù)據(jù)的迭代優(yōu)化策略，能夠獲得全局最優(yōu)的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)，避免陷入局部最優(yōu)。

21、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，所述歷史樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建，具體為：基于待優(yōu)化問題，通過力學(xué)仿真工具進行不同工況下核電容器的仿真目標(biāo)函數(shù)值，并基于不同工況下的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)及其對應(yīng)的仿真目標(biāo)函數(shù)值，進行歷史樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建。

3.如權(quán)利要求1所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，所述增補數(shù)據(jù)的獲取，具體為：基于獲得的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點，結(jié)合其預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的工況點，作為第一增補數(shù)據(jù)；通過隨機生成的方式生成若干工況數(shù)據(jù)，并結(jié)合預(yù)先確定的若干工況數(shù)據(jù)，作為第二增補數(shù)據(jù)；基于所述第一增補數(shù)據(jù)和第二增補數(shù)據(jù)，實現(xiàn)最終增補數(shù)據(jù)的構(gòu)建。

4.如權(quán)利要求1所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，在執(zhí)行核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化前，需基于預(yù)先確定的優(yōu)化問題，確定影響核電容器力學(xué)性能的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)、約束條件以及優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，所述影響核電容器力學(xué)性能的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)包括筒體幾何參數(shù)、封頭幾何參數(shù)、支座幾何參數(shù)、線型支撐幾何參數(shù)、接管幾何參數(shù)、邊界條件以及載荷參數(shù)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法，其特征在于，所述力學(xué)性能預(yù)測模型的類型為bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、廣義線性回歸類模型比如嶺回歸、彈性網(wǎng)格、隨機森林或gbdt集成算法。

7.一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

9.一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項所述的一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種核電容器力學(xué)性能迭代優(yōu)化方法及系統(tǒng)，包括：基于預(yù)先構(gòu)建的歷史樣本數(shù)據(jù)集，對基于機器學(xué)習(xí)的力學(xué)性能預(yù)測模型進行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的力學(xué)性能預(yù)測模型；基于所述力學(xué)性能預(yù)測模型，構(gòu)建力學(xué)性能優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的定量關(guān)系；基于所述定量關(guān)系，在參數(shù)空間內(nèi)執(zhí)行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的尋優(yōu)，獲得設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點；基于獲得的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點及其預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)的工況點，結(jié)合隨機和人工增補的工況參數(shù)，獲得增補數(shù)據(jù)；基于獲得的增補數(shù)據(jù)進行力學(xué)仿真計算，基于仿真計算結(jié)果進行設(shè)計指標(biāo)參數(shù)初始最優(yōu)點是否為局部最優(yōu)，若是，則將所述增補數(shù)據(jù)引入歷史樣本數(shù)據(jù)集，迭代執(zhí)行上述過程，直至獲得設(shè)計指標(biāo)全局最優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：孫秀麗,方菁,徐詩淵,史驍辰,田汛
受保護的技術(shù)使用者：上海核工程研究設(shè)計院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9