本发明涉及结构件失效风险评估，尤其涉及一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法。
背景技术：
1、失效风险是系统安全视角下结构件安全性的重要考察指标。其量纲一般为“次每小时”，表示单位时间内结构件失效的次数或发生频率，对于失效后果较为严重的结构件，其失效风险的定量指标较为严苛，可达10-7至10-8量级。为获得失效风险的定量数值，需要开展与目标值倒数量级甚至更长时间的结构件可靠性试验，即107至108小时量级甚至更高。对于材料或工艺复杂、造价昂贵的结构件，往往难以通过批量试验缩短试验时长。这导致结构件的失效风险评估需要承担巨大的时间和经济成本，不利于结构件对于安全性要求的表明和审查。
2、对于结构件失效风险评估方法，现有技术主要包括：（1）专家经验法；（2）裕度等效法；（3）可靠性试验法。
3、对于现有技术至少存在如下问题：
4、（1）依赖经验。专家经验法是指基于工程师的经验，通过打分等方式人为给定结构件的失效风险，给定的数值具有较大的主观性。裕度等效法是指参考结构件失效的安全裕度，给定结构件的失效风险，得出的数值仍然在一定程度上依赖于设计经验。基于经验的方式应用于新材料或构型的结构件时，可能难以识别其安全风险。
5、（2）获取成本高，若通过可靠性试验的方法获取结构件的失效风险，则需要较高的时间成本；可以通过批量试验缩短试验时长。但是对于材料或工艺复杂、造价昂贵的结构件，往往需要以较高的经济成本为代价。
6、（3）评价结论难以复用。基于现有方法获取的结构件失效风险与结构件的载荷状态、构型参数具有较强的相关关系，失效风险的评价结论仅适用于该结构件，难以支撑其他结构件的失效风险评估。
7、因此，提出一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，相对失效风险评估方法属于安全性评估的一部分：如图3所示，针对结构件的某种失效模式，可以在多个层级评估其安全性，即构型相关安全参数、构型无关安全参数；构型无关安全参数包括失效判据参数、失效概率和失效风险；本发明将结构件的载荷和结构等构型相关安全参数映射至构型无关安全参数，包括确定意义下的失效判据参数和容差意义下的失效概率；通过对比基准结构件和目标结构件的构型无关安全参数的相对关系，将基准结构件的失效风险转化为目标结构件失效风险的参考值，获得目标结构件的相对失效风险，并基于目标结构件的相对失效风险评价其安全性。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，包括以下步骤：
3、s1 、构型相关安全参数获取步骤：明确目标结构件的失效模式及失效判据参数的影响因素，基于失效模式和失效判据参数的影响因素，选定作为安全边界参考的基准结构件,并获取基准结构件的构型相关安全参数；
4、s2 、映射模型建立步骤：基于s1中目标结构件的失效模式及失效判据参数的影响因素，建立由构型相关安全参数至失效判据参数的映射模型；
5、s3 、失效判据参数相对关系判别步骤：通过s2中的映射模型计算并比较目标结构件以及基准结构件的失效判据参数，若目标结构件的失效判据参数相对于基准结构件为安全，则进入s5，反之进入s4；
6、s4 、失效概率相对关系判别步骤：明确失效判据参数影响因素的容差范围，计算并比较目标结构件和基准结构件的失效概率，若目标结构件的失效概率相对于基准结构件为安全，则进入s5，反之进入s1中重新选定基准结构件；
7、s5 、相对失效风险评估步骤：统计基准结构件的绝对失效风险，进而获得目标结构件的相对失效风险，并评价结构件安全性。
8、上述的方法，可选的，s1中失效模式由结构件安全性要求、设计和运营经验中获得。
9、上述的方法，可选的，s1中失效判据参数是构型无关的，包括但不限于：安全系数和安全裕度；
10、失效判据参数的影响因素是构型相关的，包括但不限于：结构参数和载荷参数；
11、结构参数为影响结构件承载能力的几何参数和材料参数；
12、载荷参数为与失效模式相关的特征参数，包括但不限于：机械载荷、热载荷和气动载荷；载荷参数为机械设备运行过程中传感器直接或间接监测的对象；
13、其中，载荷参数为抽取的与失效模式相关的特征，包括但不限于：峰值、变化率、时间累计值和不同载荷之间的相位差。
14、上述的方法，可选的，s2中的映射模型具备与失效模式相关的分析功能；
15、其中，构型相关安全参数与失效判据参数的影响因素一致。
16、上述的方法，可选的，s3的具体内容包括：
17、基于s2建立的映射模型，分别计算目标结构件和基准结构件的失效判据参数；基于计算结果，评估目标结构件和基准结构件的相对安全性，其中，对比失效判据参数的工况由关键点分析得出。
18、上述的方法，可选的，s4中具体步骤包括：
19、s401：明确失效判据参数影响因素的容差类型及数值范围；
20、s402：通过不确定性量化分析方法，分别计算目标结构件和基准结构件的失效概率，失效概率的量纲为“1”；
21、s403：基于s402中的计算结果，进行对比，得到目标结构件和基准结构件的失效概率比较结果。
22、上述的方法，可选的，s401中容差类型包括：结构件的材料参数分散性、几何参数分散性，以及结构件所处的机械设备中其他影响结构件载荷的主要参数分散性；其他影响结构件载荷的主要参数，包括但不限于：机械设备中除目标结构件之外的其他结构件的几何参数和材料参数、机械设备所处环境参数、机械设备控制输入参数。
23、上述的方法，可选的，s402中不确定性量化分析方法包括但不限于：广义应力-强度干涉理论和蒙特卡洛方法。
24、上述的方法，可选的，s5中具体内容包括：
25、s501：统计可靠性试验或运行数据，获得基准结构件的失效风险；
26、s502：围绕目标结构件的失效风险设计要求，由目标结构件的安全表明和审查责任主体，共同制定失效风险缩放因子，以基准结构件的失效风险值乘以缩放因子，获得目标结构件的相对失效风险，作为评价结构件安全性的参数；
27、s503：对比目标结构件的相对失效风险与设计要求，评价结构件安全性。
28、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，具有以下有益效果：
29、（1）不依赖于经验；目标结构件的相对失效风险基于与基准结构件在构型无关安全参数层级的定量对比，参考的基准结构件失效风险基于数据定量统计或评估，不依赖于专家经验；
30、（2）获取成本低；将已使用结构件的运行数据积累用于新结构件的安全性表明和审查过程，基于数据存量获取结构件的相对失效风险，不需要开展专门的可靠性试验，有利于降低安全性表明和审查的时间和经济成本；
31、（3）评价结论可复用；分析方法基于构型无关安全参数，因此得出的失效风险与结构件无关；随着运行数据积累，目标结构件可转化为基准结构件，为新的目标结构件的相对失效风险评估提供支撑；
32、（4）可由安全性表明和审查方法导出结构件安全性设计指导原则；安全性设计准则应当由构型相关安全参数上升为构型无关安全参数，贯穿结构件安全性设计、表明、审查和运行全生命周期；为综合考虑机械设备性能和安全性提升两方面需求，应当在容差意义下发展结构件的鲁棒性设计。
1.一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的一种基于构型无关安全参数的结构件相对失效风险评估方法，其特征在于，
