基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠減振器壽命預測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡來預 測橡膠減振器的使用壽命的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠減振器具有制品彈性參數(shù)可調(diào)，可以衰減、吸收低頻、高頻振動和噪聲，沖擊 剛度大于動剛度和靜剛度，以及體積小、重量輕、免維護等優(yōu)點，故在各個領(lǐng)域中廣泛采用。 但是橡膠減振器在實際使用過程中由于存在應力應變的疲勞破壞和橡膠材料老化的影響， 有一個使用壽命的問題，橡膠減振器的使用壽命同時受到減振器老化和疲勞相互作用的制 約。橡膠材料一旦發(fā)生疲勞破壞和老化，橡膠減振器的剛度和阻尼參數(shù)將會逐漸偏離設計 值，其隔振抗沖性能也即受到直接影響。如果能準確的預測橡膠減振器的老化和疲勞壽命， 制定準確的維護、保養(yǎng)及更換的操作規(guī)程，可以大大減少運營檢修成本。因此合理預測橡膠 減振器的使用壽命，已成為橡膠減振器工程設計和應用中一項急需解決的問題。
[0003] 到目前為止，國內(nèi)外多是將橡膠的老化壽命和疲勞壽命分開研宄。
[0004] 在研宄橡膠老化壽命時，國內(nèi)外利用加速老化預測橡膠老化壽命，多選擇經(jīng)驗公 式，計算老化性能臨界值和反應速率，即動力學處理方法。無論是根據(jù)《HG-T3087-2001靜 密封橡膠零件貯存期快速測定方法》和《GBT 20028-2005硫化橡膠或熱塑性橡膠應用阿累 尼烏斯圖推算壽命和最高使用溫度》，在利用Arrhenius方程進行預測時，由于Arrhenius 方程中把活化能E在各個溫度下看做是不變量，而且對經(jīng)驗公式中a值的選擇也很大程度 上影響了預測結(jié)果，這都造成橡膠材料壽命預測壽命模型的失真問題。同時對于橡膠減振 器這一類的橡膠制品直接利用橡膠試樣的扯斷伸長率等來表征橡膠制品的性能，會造成對 橡膠制品的整體老化壽命進行預測結(jié)果的不準確。
[0005] 在研宄橡膠的疲勞壽命時，現(xiàn)在多是應用基于斷裂力學的裂紋擴展能量判據(jù)來表 征橡膠的疲勞壽命，但是研宄是基于裂紋擴展的標準試樣，對于預測類似減振器這樣形狀 復雜的橡膠制品的疲勞壽命有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述的現(xiàn)有預測技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減 振器使用壽命預測方法，研宄受到老化與疲勞雙重作用的橡膠減振器。該方法通過加速老 化實驗數(shù)據(jù)和疲勞實驗數(shù)據(jù)進行建立兩次神經(jīng)網(wǎng)絡，第一次建立橡膠減振器老化壽命的神 經(jīng)網(wǎng)絡模型，第二次建立起老化和疲勞疊加作用的橡膠減振器使用壽命的神經(jīng)網(wǎng)絡模型， 從而推測常溫下的橡膠減振器使用壽命。
[0007] 本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是：
[0008] -種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，該方法包括以下步驟：
[0009] 步驟1、建立橡膠減振器老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，其中進行加速老化試驗時， 在不同加速老化試驗溫度和加速老化試驗時間條件下進行老化試驗，并測量性能保持率， 將這些實驗數(shù)據(jù)作為該老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的訓練樣本；
[0010] 運用建立的老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測老化壽命，即建立起橡膠減振器老 化性能達到某性能保持率時，某一加速老化試驗溫度T下的加速老化試驗時間與常溫下的 老化時間的對應關(guān)系；
[0011] 步驟2、建立橡膠減振器使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，該建立方法包括：
[0012] 步驟21、取工作M年的舊件，測量其性能保持率為P，由所述步驟1中的老化壽命 的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型得出，常溫下橡膠減振器使用M年對應加速老化試驗溫度T下的加速老 化試驗時間m天；
[0013] 正常工作M年的舊件同時受到老化和疲勞的作用，此時，僅老化后的橡膠減振器 的性能保持率達不到P，將新件在溫度下T下進行加速老化試驗m天后，再進行疲勞試驗，當 疲勞試驗的疲勞載荷為N次時，橡膠減振器的性能保持率達到P ;
【主權(quán)項】
1. 一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，其特征在于，該方法包括以 下步驟： 步驟1、建立橡膠減振器老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，其中進行加速老化試驗時，在不 同加速老化試驗溫度和加速老化試驗時間條件下進行老化試驗，并測量性能保持率，將這 些實驗數(shù)據(jù)作為該老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的訓練樣本； 運用建立的老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測老化壽命，即建立起橡膠減振器老化性 能達到某性能保持率時，某一加速老化試驗溫度T下的加速老化試驗時間與常溫下的老化 時間的對應關(guān)系； 步驟2、建立橡膠減振器使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，該建立方法包括： 步驟21、取工作M年的舊件，測量其性能保持率為P，由所述步驟1中的老化壽命的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型得出，常溫下橡膠減振器使用M年對應加速老化試驗溫度T下的加速老化試 驗時間m天； 此時，僅老化后的橡膠減振器的性能保持率達不到P，將新件在溫度下T下進行加速老 化試驗m天后，再進行疲勞試驗，當疲勞試驗的疲勞載荷為N次時，橡膠減振器的性能保持 率達到P ; 對于疲勞，每年的疲勞載荷是均勻且相等的，得出每年的平均載荷用g表示； M 步驟22、取多個舊件，先利用步驟1中的老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測出在某加速 老化試驗溫度下的加速老化試驗時間，再根據(jù)預測結(jié)果對舊件進行加速老化試驗，然后對 老化試驗完的橡膠減振器進行疲勞試驗，該疲勞試驗的疲勞載荷根據(jù)該舊件的工作時間及 所述步驟21中計算得到的平均載荷計算得到，最后對進行完疲勞試驗的橡膠減振器測量 性能保持率，將采用上述方法得到的實驗數(shù)據(jù)作為該建立使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練 樣本； 步驟3、運用步驟2所建立的使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型來對橡膠減振器的使用壽命 進行預測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，其特征 在于，所述步驟1和步驟2中BP神經(jīng)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層數(shù)均為三層，分別為輸入層、隱含層和輸 出層，輸入層的神經(jīng)元個數(shù)均為兩個，輸出層的神經(jīng)元個數(shù)均為一個，隱含層神經(jīng)元的個數(shù) 均通過經(jīng)驗公式推算和試湊調(diào)整決定，激活函數(shù)均為S型激活函數(shù)；其中步驟1中BP神經(jīng) 網(wǎng)絡的輸入為加速老化試驗溫度和加速老化試驗時間，輸出為老化下的性能保持率；步驟 2中BP神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入為加速老化試驗時間和疲勞載荷，輸出為老化和疲勞疊加下的性能 保持率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，其特征在 于，所述步驟1和步驟2中加速老化試驗為熱空氣加速老化試驗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，其特征在 于，所述步驟1和步驟2中建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡所用的訓練樣本中實驗數(shù)據(jù)隨機分為兩部分， 一部分為訓練樣本集，另一部分為測試樣本集。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，其特征在 于，所述步驟1和步驟2中所述的訓練樣本所用的實驗數(shù)據(jù)需要進行處理后才能用于建立 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，進行處理的方法為歸一化處理方法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的橡膠減振器使用壽命預測方法，先建立橡膠減振器老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，再根據(jù)所建立的橡膠減振器的老化壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，結(jié)合疲勞壽命，建立橡膠減振器使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，最后利用使用壽命的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測使用壽命。本發(fā)明將影響橡膠減振器使用的老化因素與疲勞因素結(jié)合在一起，合理的建立橡膠減振器的使用壽命預測模型，較為準確的預測出減振器在收到老化和疲勞共同作用時的使用壽命，克服了對老化壽命和疲勞壽命分開研究產(chǎn)生的對橡膠減振器的使用壽命預測不準確的缺點。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104834808
【申請?zhí)枴緾N201510161451
【發(fā)明人】曾憲奎, 孫延奎, 韓廣文, 苗清, 郝建國
【申請人】青島科技大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月7日