一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法技術(shù)

一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，包括如下步驟：選擇與棘輪邊界有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)造至少16種模型；分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造至少19種解釋參量；選擇1至4種解釋參量設(shè)計(jì)至少14種不同的方案；分別對(duì)所有模型進(jìn)行回歸得到預(yù)計(jì)值，選擇相對(duì)殘差中的最大值作為最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差；選擇最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差最小對(duì)應(yīng)的方案；采用交叉檢驗(yàn)的方法建立回歸關(guān)聯(lián)式；利用回歸關(guān)聯(lián)式確定每個(gè)模型的擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差；由擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差確定最佳的回歸關(guān)聯(lián)式。本發(fā)明專利技術(shù)用較小的代價(jià)獲取結(jié)構(gòu)棘輪邊界的確定中擬合函數(shù)中各系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的高精度關(guān)系式，其精度至少要在93.58%以上，有利于確定更適宜的棘輪邊界。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法
本專利技術(shù)涉及壓力容器設(shè)計(jì)的
，具體涉及一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法。
技術(shù)介紹
棘輪效應(yīng)是在流體壓力載荷和循環(huán)彎矩的共同作用下發(fā)生的塑性應(yīng)變的積累，其與壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)所選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。對(duì)面內(nèi)循環(huán)彎矩作用下內(nèi)壓筒體不同結(jié)構(gòu)尺寸的斜接管的棘輪邊界的確定，采用一元二次函數(shù)Y=A0-A1X-A2X2進(jìn)行擬合，該擬合函數(shù)中各系數(shù)擬合系數(shù)A0、A1、A2與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的高精度關(guān)系式是準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)棘輪邊界的關(guān)鍵。在雜志《壓力容器》2011年第7期第29-34頁(yè)中孫宇鵬、吳小松、董俊華、楊立棟、高炳軍發(fā)表的“面內(nèi)循環(huán)彎矩作用下內(nèi)壓筒體斜接管結(jié)構(gòu)棘輪邊界的確定”，其中，擬合函數(shù)的各擬合系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系式擬合時(shí)的最大偏差高達(dá)28.685%，即其精度僅有(100-28.685)%=71.315%。因此，提高擬合函數(shù)中各擬合系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系式擬合時(shí)的精度，從而確定更適宜的棘輪邊界，確保壓力容器結(jié)構(gòu)的安定，是亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，針對(duì)壓力容器上接管棘輪邊界的確定問(wèn)題，可以快速地、精確地找到擬合函數(shù)中各擬合系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的較高精度的關(guān)系式。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，其步驟如下：（1）選擇與接管棘輪邊界有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，測(cè)量各結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值，構(gòu)造至少16種模型；（2）分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造至少19種解釋參量，并確定解釋參量的范圍；（3）選擇1至4種解釋參量為一種方案，設(shè)計(jì)至少14種不同的方案；（4）利用各方案分別對(duì)所有模型進(jìn)行回歸得到預(yù)計(jì)值，利用預(yù)計(jì)值得到各方案的擬合系數(shù)的相對(duì)殘差，選擇相對(duì)殘差中的最大值作為最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差；（5）選擇最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差最小對(duì)應(yīng)的方案；（6）利用步驟（5）中選擇方案的解釋參量，采用交叉檢驗(yàn)的方法建立回歸關(guān)聯(lián)式；（7）利用回歸關(guān)聯(lián)式確定每個(gè)模型的擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差；（8）由擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差確定最佳的回歸關(guān)聯(lián)式。所述擬合系數(shù)為接管棘輪邊界函數(shù)Y=A0-A1X-A2X2中的系數(shù)A0、A1和A2。所述對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行回歸是采用最小二乘法進(jìn)行的非線性回歸。所述相對(duì)殘差為（預(yù)計(jì)值-實(shí)際值）/實(shí)際值的絕對(duì)值*100%。所述交叉檢驗(yàn)的方法包括：選擇一個(gè)模型作為樣本，對(duì)其他模型中的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到回歸關(guān)聯(lián)式；對(duì)該樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)；放回該樣本，選擇另一個(gè)模型作為樣本，循環(huán)上述過(guò)程。所述預(yù)測(cè)相對(duì)殘差是利用回歸關(guān)聯(lián)式對(duì)選取為樣本的模型的相對(duì)殘差，所述擬合相對(duì)殘差是利用回歸關(guān)聯(lián)式對(duì)除樣本外的模型的相對(duì)殘差。所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括接管中徑、筒體中徑、接管壁厚、筒體壁厚和筒體與接管間的夾角。本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有方法中壓力容器上接管結(jié)構(gòu)棘輪邊界確定中擬合函數(shù)中擬合系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系式確定的局限性，用較小的代價(jià)獲取結(jié)構(gòu)棘輪邊界的確定中擬合函數(shù)中各系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的高精度關(guān)系式。有利于確定更適宜的棘輪邊界，從而確保壓力容器結(jié)構(gòu)的安定。本專利技術(shù)獲得的回歸關(guān)聯(lián)式的精度至少要在93.58%以上。附圖說(shuō)明圖1為擬合系數(shù)A0的預(yù)測(cè)相對(duì)殘差和擬合相對(duì)殘差曲線。圖2為擬合系數(shù)A0的回歸關(guān)聯(lián)式的圖像。圖3為擬合系數(shù)A1的預(yù)測(cè)相對(duì)殘差和擬合相對(duì)殘差曲線。圖4為擬合系數(shù)A1的回歸關(guān)聯(lián)式的圖像。圖5為擬合系數(shù)A2的預(yù)測(cè)相對(duì)殘差和擬合相對(duì)殘差曲線。圖6為擬合系數(shù)A2的回歸關(guān)聯(lián)式的圖像。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作詳細(xì)的說(shuō)明。一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，面內(nèi)循環(huán)彎矩下內(nèi)壓筒體斜接管棘輪邊界的確定中，擬合函數(shù)Y=A0-A1X-A2X2中的擬合系數(shù)為A0、A1、A2。擬合系數(shù)與以下結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)：w為接管中徑d與筒體中徑D的比值、x為接管壁厚t與筒體壁厚T的比值、y為筒體中徑D與筒體壁厚T的比值、z為筒體與接管間的夾角θ。擬合系數(shù)和其結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值，如表1所示，16組數(shù)據(jù)組成16個(gè)模型。表1原始數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造了解釋參量，分別為：w、x、y、z、wx、wy、xz、wz、xy、yz、y/z、z/y、w/x、w/y、w/z、x/z、x/y、w+x、wxyz。選擇上述解釋變量的1至4種組成一種方案，可設(shè)計(jì)十四種方案的解釋變量組合，見(jiàn)表2。表2設(shè)計(jì)的方案利用上述各方案分別對(duì)所有模型利用最小二乘法進(jìn)行回歸得到預(yù)計(jì)值，利用預(yù)計(jì)值得到各方案的擬合系數(shù)的相對(duì)殘差，選擇相對(duì)殘差中的最大值作為最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差。其中，預(yù)計(jì)值是根據(jù)最小二乘法進(jìn)行回歸的預(yù)計(jì)的值，相對(duì)殘差是：(預(yù)計(jì)值-實(shí)際值)/實(shí)際值后，再取絕對(duì)值，最后再乘以100%；最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差是對(duì)參與回歸的數(shù)據(jù)的相對(duì)殘差的最大值。每個(gè)方案的擬合系數(shù)A0、A1和A2的精度分別如表3所示。表3擬合系數(shù)的最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差（%）根據(jù)表3所示，對(duì)于擬合系數(shù)A0，第十種方案的解釋參量組合的最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差最小，即選擇w/x、yz為解釋參量以最小二乘法進(jìn)行非線性回歸時(shí)，精度較高。利用第十種方案的解釋參量組合，采用交叉檢驗(yàn)的方法建立回歸關(guān)聯(lián)式。即對(duì)表1中的16個(gè)模型的數(shù)據(jù)，選擇第1個(gè)模型為樣本，對(duì)剩下的15個(gè)模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，并對(duì)作為樣本的第1個(gè)模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；然后，將第1各模型放回，選擇第2個(gè)模型為樣本，對(duì)剩下的15個(gè)模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，循環(huán)上述過(guò)程。當(dāng)?shù)?個(gè)模型為樣本時(shí)，所得回歸關(guān)聯(lián)式對(duì)第1個(gè)模型的數(shù)據(jù)的相對(duì)殘差為預(yù)測(cè)相對(duì)殘差，所得回歸關(guān)聯(lián)式對(duì)剩余15個(gè)模型的數(shù)據(jù)的相對(duì)殘差可得15個(gè)相對(duì)殘差，選擇其中最大的相對(duì)殘差作為第1個(gè)模型的擬合相對(duì)殘差。以此類(lèi)推，即可得到每個(gè)模型的預(yù)測(cè)相對(duì)殘差和擬合相對(duì)殘差，如圖1所示。對(duì)圖1中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，首先每個(gè)模型的預(yù)測(cè)相對(duì)殘差和擬合相對(duì)殘差進(jìn)行比較，選擇較大的相對(duì)誤差；然后模型之間進(jìn)行比較，選擇相對(duì)誤差較小的對(duì)應(yīng)的模型。由圖1可知，當(dāng)選擇模型樣本序號(hào)為5的數(shù)據(jù)為樣本，序號(hào)為1~4和6~16的數(shù)據(jù)用來(lái)進(jìn)行非線性回歸時(shí)，所得數(shù)學(xué)模型較佳。此時(shí)，較佳的回歸關(guān)聯(lián)式見(jiàn)式（1）。式（1）對(duì)表1中的原始數(shù)據(jù)的真實(shí)相對(duì)殘差見(jiàn)表4。為了反映式(1)的真實(shí)精度，在表4中的相對(duì)殘差用“真實(shí)相對(duì)殘差”，即不加“絕對(duì)值”的相對(duì)殘差。由表4所知，最大的擬合相對(duì)殘差的絕對(duì)值為6.41020504%。擬合A0的關(guān)聯(lián)式的最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差為25.665%，而“面內(nèi)循環(huán)彎矩作用下內(nèi)壓筒體斜接管結(jié)構(gòu)棘輪邊界的確定”中，擬合A0的關(guān)聯(lián)式的最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差為25.665%。因此，回歸關(guān)聯(lián)式（1）的預(yù)計(jì)精度提高了很多。根據(jù)式（1）繪制的圖形如圖2所示，圖中的點(diǎn)為A0的實(shí)際實(shí)際值。A0=3.951736009-5.659764485w/x-0.003978339256yz+18.97790527(w/x)2+4.909811685E-006(yz)2-0.009662658973(w/x)×(yz)-21.56368455(w/x)3-1.043293702E-009(yz)3-1.728364221E-006(w/x)×(yz)2+0.0139798196(w/x)2×yz（1）表4式（1）擬合的A0的真實(shí)相對(duì)殘差根據(jù)表3，對(duì)于擬合系數(shù)A1，選擇第七種方案的解釋參量組合，即選擇w/z、x/y為解釋參量以最小二乘本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，其特征在于其步驟如下：（1）選擇與接管棘輪邊界有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，測(cè)量各結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值，構(gòu)造至少16種模型；（2）分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造至少19種解釋參量，并確定解釋參量的范圍；（3）選擇1至4種解釋參量為一種方案，設(shè)計(jì)至少14種不同的方案；（4）利用各方案分別對(duì)所有模型進(jìn)行回歸得到預(yù)計(jì)值，利用預(yù)計(jì)值得到各方案的擬合系數(shù)的相對(duì)殘差，選擇相對(duì)殘差中的最大值作為最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差；（5）選擇最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差最小對(duì)應(yīng)的方案；（6）利用步驟（5）中選擇方案的解釋參量，采用交叉檢驗(yàn)的方法建立回歸關(guān)聯(lián)式；（7）利用回歸關(guān)聯(lián)式確定每個(gè)模型的擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差；（8）由擬合相對(duì)殘差和預(yù)測(cè)相對(duì)殘差確定最佳的回歸關(guān)聯(lián)式。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種壓力容器上接管棘輪邊界確定的誤差降低方法，其特征在于其步驟如下：（1）選擇與接管棘輪邊界有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，測(cè)量各結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值，構(gòu)造至少16種模型；所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：w為接管中徑d與筒體中徑D的比值、x為接管壁厚t與筒體壁厚T的比值、y為筒體中徑D與筒體壁厚T的比值、z為筒體與接管間的夾角θ；（2）分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)造至少19種解釋參量，并確定解釋參量的范圍；解釋參量分別為：w、x、y、z、wx、wy、xz、wz、xy、yz、y/z、z/y、w/x、w/y、w/z、x/z、x/y、w+x和wxyz；（3）選擇1至4種解釋參量為一種方案，設(shè)計(jì)至少14種不同的方案；解釋參量組合方案為：w，x，y，z；wy，xz；wz，xy；w/y，xz；w/z，xy；w/y，x/z；w/z，x/y；wx，y/z；wx，z/y；w/x，yz；w/x，z/y；w+x，y/z；w+x，z/y；wxyz；（4）利用各方案分別對(duì)所有模型進(jìn)行回歸得到預(yù)計(jì)值，利用預(yù)計(jì)值得到各方案的擬合系數(shù)的相對(duì)殘差，選擇相對(duì)殘差中的最大值作為最大預(yù)計(jì)相對(duì)殘差；所述擬合系數(shù)為接管棘輪邊界函數(shù)y=A0-A1x-A2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉超鋒，劉應(yīng)凡，張永海，張羽翔，劉亞莉，吳學(xué)紅，龔毅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鄭州輕工業(yè)學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：河南;41