CN112861396B - 一种水下连接器可靠性分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下连接器可靠性分析方法及系统，其特征在于，包括以下内容：1)获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；2)获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位；3)确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值；4)分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率，本发明可以广泛应用于水下生产系统领域中。

Description

一种水下连接器可靠性分析方法及系统

技术领域

本发明是关于一种水下连接器可靠性分析方法及系统，属于水下生产系统领域。

背景技术

水下生产系统是海洋油气资源开采的关键组成，而水下连接器则是水下生产系统不可或缺的重要装备，它广泛应用于海底管道与油气输送设备终端之间的连接。如图1所示，水下卡箍式连接器的主要部件包括金属密封圈、上毂座、下毂座、卡箍瓣和锁紧螺栓等，主要应用于深水油气田管汇之间的输油管道连接，相对于传统的螺栓法兰式连接器，水下卡箍式连接器的结构形式更为复杂，环境参数、材料参数、工作参数(例如运行温度及压力)等复杂多变，但是其可靠性好，在实际工程中备受青睐。由于水下卡箍式连接器是一个复杂系统，具有故障多样、成因复杂、隐蔽性强的特点，与传统陆地设备相比，水下连接器长期服役在海底深水环境，不宜采用传统的数值解析方法或直接移植其他类型的可靠性分析方法来进行系统的可靠性判定。

在工程领域中，如图2所示，传统的可靠性分析方法大多基于振动理论的时域、频域或时频分析方法。以S变换为例，S变换是在短时傅里叶变换和连续小波变换的基础上提出的一种时频分析方法，可以成功地从低信噪比信号中提取故障特征，还可以提取不同严重程度的故障振动信息和频率特征，从而有效区分故障的严重程度。现有陆上设备结构的可靠性分析方法主要利用传统的数值解法，该方法属于典型的确定性可靠性分析方法，难以实现复杂的故障诊断模式，容易受多重共线性影响，且在某些特殊情况下存在一定局限性(例如不同的故障相关性准则的选取以及亚定方程的求解)。

在传统可靠性分析方法中，大多是基于振动信号进行分析，通过因损伤、裂纹的产生导致的时频信号等发生改变，确定损伤位置及程度，需要在装备上安装相应的振动信号传感器。对于水下连接器，专用传感器的安装则往往受到制造工艺、环境条件和操作工况等诸多限制，水下连接器应用于深水环境，与传统的可靠性分析方法有较大环境差异，传感器的安装难以实现，且该方式需要一定的试验重复性，若进行固定缺陷的破坏难以实现。另外，传感器的安装存在一定的不确定性，体现在模型的不确定，架构尺寸、弹性模型和环境载荷等均在一定范围内变化。同时，基于振动的可靠性分析方法也存在一定的弊端：1)适应于传统的陆上环境，对于深水设备的实现困难，且传感器的布置及信号传输的传输均存在困难；2)需要在装备表面或内部安装传感器；3)需采集关于振动、形变、噪声等故障信号，在深水环境高温高压下进行系统设计、制造及运行成本大幅度增加，虽然具有个体的针对性，但是无法从统计意义上准确判定系统的可靠性；4)对装备结构要求较高，需考虑设计传感器安装位后的结构强度问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种水下连接器可靠性分析方法及系统，能够解决响应速度慢、试验次数有限、成本高和可靠度偏低的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水下连接器可靠性分析方法，包括以下内容：

1)获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；

2)获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位；

3)确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值；

4)分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

进一步地，所述步骤2)的具体过程为：

2.1)根据待测水下连接器所在海域及油气开采的工作数据，获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障；

2.2)根据待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位。

进一步地，所述步骤2.2)的具体过程为：

2.2.1)对待测水下连接器的有限元模拟模型进行模型简化，建立待测水下连接器的二维轴对称模型；

2.2.2)对待测水下连接器的二维轴对称模型进行PDS分析；

2.2.3)根据蒙特卡洛分析结果、待测水下连接器的常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位。

进一步地，所述步骤2.2.2)的具体过程为：

A)输入待测水下连接器的符合正态分布的内部压力、外部压力和预紧力，对待测水下连接器的二维轴对称模型进行若干次蒙特卡洛分析，得到待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力；

B)在待测水下连接器的二维轴对称模型的密封圈与上毂座的接触面上设置V型环形裂纹，设定不同的深度，保持相同的输入变量分别进行若干次蒙特卡洛分析，得到密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力。

进一步地，所述步骤3)的具体过程为：

3.1)确定待测水下连接器的输入因素的分布参数、分布类型、均值和标准差并进行整理和化简，确定进行有限元分析时的输入方案；

3.2)根据确定的输入方案，模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值。

进一步地，所述步骤4)的具体过程为：

4.1)分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型；

4.2)根据待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

进一步地，所述步骤4.2)的具体过程为：

4.1)取抽样总数为N；

4.2)确定输入方案的分布类型；

4.3)若输入方案的分布类型不满足预先设定的条件，则进入所述步骤4.1)增加抽样总数N；反之，则进入步骤4.4)；

4.4)对待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力进行批量数值计算，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

进一步地，所述步骤4.4)的具体过程为：

4.4.1)根据建立的待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对输出参数进行敏感性分析，得到待测水下连接器易失效部位的失效概率；

4.4.2)根据敏感性分析结果，得到对输出参数的影响大于预先设定的阈值的输入因素，该输入因素即为主要影响因素；

4.4.3)设定置信度；

4.4.4)根据设定的置信度以及待测水下连接器易失效部位的数量，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度Rⁿ：

Rⁿ＝1-C

其中，Rⁿ为易失效部位n的可靠度；C为置信度。

进一步地，该可靠性分析方法还包括：

5)判断模拟得到的应力值和应变值是否超出预先设定的正常工作范围，若超出，则进入步骤3)重新确定有限元分析时的输入方案；否则，进入步骤6)；

6)判断待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率是否满足预先设定的需求，若不满足，则进入步骤3)重新确定有限元分析时的输入方案；若满足，则完成水下连接器的可靠性分析。

一种水下连接器可靠性分析系统，包括：

有限元模拟模型建立模块，用于获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；

易失效部位确定模块，用于获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位；

应力值和应变值模拟模块，用于确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值；

抽样分析模块，用于分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明针对传统水下连接器可靠性分析方法存在的响应速度慢、试验次数有限、失效数据不足、可靠度偏低和无法在线监测等缺点，采用有限元仿真软件和蒙特卡洛分析方法，可以实现水下连接器在仿真模型准确建立情况下的多次充足模拟，获得足够精度的可靠性分析，本发明将蒙特卡洛分析方法应用于在试验条件不变的情况下，通过模拟不断重复的随机过程，获得与正常的反复随机试验相同的结果。

2、本发明能够在不进行传统传感器安装的情况下，通过少量有限元仿真试验获得水下连接器的大量样本，减少试验的成本并加快研发进程，对水下连接器进行仿真计算，即可对水下连接器进行可靠度的确定获得明确的故障诊断结果，本发明通过大量数据成本的模拟，能够形成水下连接器失效的数据库，基于此数据库，可以进行水下连接器故障诊断算法的研究，从而开展水下连接器离线故障诊断方法的研究。

3、本发明打破传统的水下设备可靠性分析的概念，将涉及到故障诊断的因素加入到仿真模拟中，避免传统的可靠性分析方法所需的传感器安装和对设备结构的改变，减少相关的成本并缩短检测周期，同时，利用模拟仿真，可将各种极端环境准确模拟，耦合多方面环境因素及设备材质的老化等条件，通过对设备各数据的监测，形成一套可靠性分析方案，形成检测的智能化和数字化，在节约成本的同时能够判断出造成故障的敏感因素，进而能够进行重点监测，可以广泛应用于水下生产系统领域中。

附图说明

图1是现有技术中水下卡箍式连接器的结构示意图；

图2是现有技术中基于振动的可靠性分析方法流程图；

图3是本发明方法的流程图；

图4是本发明中待测水下连接器的实际三维模型示意图；

图5是本发明中待测水下连接器的二维轴对称模型示意图；

图6是本发明中水下连接器的密封圈与上毂座的接触压力示意图；

图7是本发明中水下连接器的封圈与上毂座的接触状态示意图；

图8是本发明中V型环形裂纹的示意图；

图9是本发明中蒙特卡洛分析时深度为1mm时的输出变量示意图，其中，图9(a)为接触状态值示意图，图9(b)为接触压力值示意图，接触状态值“STAT”越接近3，说明接触状态越接近完全密封；

图10是本发明中蒙特卡洛分析时深度为2mm时的输出变量示意图，其中，图10(a)为接触状态值示意图，图10(b)为接触压力值示意图；

图11是本发明中蒙特卡洛分析时深度为2.1mm时的输出变量示意图，其中，图11(a)为接触状态值示意图，图11(b)为接触压力值示意图；

图12是水下连接器的内部油压分布示意图；

图13是水下连接器的外部水压分布示意图；

图14是水下连接器的海流力分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

水下连接器属于典型的复杂结构系统，在实际工程中，结构的受载、材料性能、几何尺寸等大多服从于某种概率分布的随机变量，这些变量大致可分为3类，即结构尺寸、材料的物理性质以及结构受到的外部作用例如载荷、温度变化等。复杂的随机变量输入导致很难或根本无法获得系统输出(例如应力、形变和各模块接触状态等)的具体表达式，而蒙特卡洛法可以回避结构可靠性分析中的数学问题，具有直接解决困难的能力。本发明将蒙特卡洛分析方法应用于在试验条件不变的情况下，通过模拟不断重复的随机过程，获得与正常的反复随机试验相同的结果，能够在不进行传统传感器安装的情况下，即可对水下连接器进行可靠度的确定获得明确的故障诊断结果。

如图3所示，本发明提供的水下连接器可靠性分析方法，包括以下步骤：

1)获取待测水下连接器的实际三维模型，并根据获取的实际三维模型，建立待测水下连接器的有限元模拟模型，其中，水下连接器的实际三维模型可以根据水下连接器的图纸建立，在此基础上，忽略影响极小的不关键特征，有限元模拟模型可以采用APDL(参数化设计语言)建立，具体过程在此不多做赘述。

2)根据待测水下连接器所在海域及油气开采的工作数据(例如风、浪、流和水深水压温度等)，获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障(裂纹、腐蚀等)，其中，待测水下连接器的输入因素包括内部因素和外部因素，内部因素包括工况载荷和材料参数，工况载荷包括内部流体温度、内部流体压力、内部流量/速度和卡箍瓣预紧力，材料参数包括弹性模量和泊松比；外部因素包括工况载荷和截断载荷，工况载荷包括有益波高、波浪相位角和海流速度，截断载荷包括跨接管截断位移和跨接管截断弯矩。

3)根据待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位，其中，与待测水下连接器结构相似的机械设备例如水下井口、采油树、管汇、跨接管、海底管线和立管等水下生产设备，具体为：

3.1)如图4和图5所示，对待测水下连接器的有限元模拟模型进行模型简化，建立待测水下连接器的二维轴对称模型。

3.2)对待测水下连接器的二维轴对称模型进行PDS(概率设计系统)分析，其中，PDS分析的输入变量包括符合正态分布的内部压力、外部压力和预紧力，PDS分析的输出变量包括待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力，PDS分析的具体处理过程为：

3.2.1)输入待测水下连接器的符合正态分布的内部压力、外部压力和预紧力，对待测水下连接器的二维轴对称模型进行若干次例如1000次蒙特卡洛分析，如图6和图7所示，得到待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力。

3.2.2)如图8所示，在待测水下连接器的二维轴对称模型的密封圈与上毂座的接触面上设置V型环形裂纹。将深度分别设定为1mm、2mm和2.1mm，保持相同的输入变量分别进行若干次例如1000次蒙特卡洛分析，得到密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力，如图9至图11所示。

3.3)根据蒙特卡洛分析结果、待测水下连接器的常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位。

4)确定待测水下连接器的输入因素的分布参数、分布类型、均值和标准差并进行整理和化简，确定进行有限元分析时的输入方案，其中，待测水下连接器的输入变量的分布参数、分布类型、均值和标准差均来源于待测水下连接器的现场工作参数，整理和化简例如将1000次的输入变量进行排列，并计算出平均值、标准差、分布参数和分布类型。

5)采用有限元软件(Ansys workbench和Ansys apdl)，根据确定的输入方案，模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值，应力值和应变值用于判断待测水下连接器的易失效部位是否失效，若应力值和应变值超出预先设定的正常工作范围，则可以判断待测水下连接器的易失效部位为处于失效状态，具体为：

对于模拟得到的应力值和应变值，如图12所示，可以得到应力值随着待测水下连接器内部油压的增大而增大，二者呈现正比例关系，由此可知待测水下连接器的内部油压是导致发生应力过大的主要影响因素，以此类推，如图13和图14所示，可知待测水下连接器的外部压力及海流力对应力状态产生的影响。

6)基于根据应力-强调干涉理论，分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，具体为：

6.1)对于密封圈：

在工作状态下，油气等流体流过采油树通道，密封圈受到水下连接器的预紧载荷以及内部流体产生的液压。密封圈正常工作条件时接触压力大于密封比压，且材料最大应力不能超过强度极限，因此，密封圈可靠性模型的极限函数Z₁为：

Z₁＝R₁-S₁ (1)

其中，R₁为密封圈强度，S₁为密封圈最大应力。当密封圈可靠性模型的极限函数Z₁<0时，发生失效。

6.2)对于卡爪：

卡爪可靠性模型的极限函数Z₂为：

Z₂＝R₂-S₂ (2)

其中，R₂为卡爪强度，S₂为卡爪最大应力，当卡爪发生屈服时失效。

6.3)对于驱动环：

当正常工作时，驱动环可靠性模型的轴向位移应处于合适的位移范围之间；当Z_l<Z<Z_u时，认为驱动环可靠性模型处于正常工作状态，其中，Z为驱动环的轴向位移值，Z_l为驱动环的轴向位移下限，Z_u为驱动环的轴向位移上限。

7)采用有限元软件，根据待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率，具体为：

7.1)取抽样总数为N。

7.2)确定输入方案的分布类型，常见的分布类型包括正态分布、三角分布、对数正态分布、威布尔分布、极值分布和指数分布。

7.3)若输入方案的分布类型不形成正态分布或三角分布，或者处于混乱状态下的分布，则进入步骤7.1)增加抽样总数N；反之，则进入步骤7.4)。

7.4)对输出变量即待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力进行批量数值计算，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率：

7.4.1)根据建立的待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对输出参数进行敏感性分析，得到待测水下连接器易失效部位的失效概率：

A)为考察待测水下连接器零部件失效参数的敏感性，可以通过控制变量法，分别按照一定的比率，分别改变输出参数的均值或方差，得到改变输出参数后待测水下连接器零部件的失效概率，其中，输出参数时改变对失效概率影响大的输出参数即为敏感参数。

B)对待测水下连接器易失效部位的敏感参数进行监测，当敏感参数超出预先设定的正常工作状态范围时进行报警。

7.4.2)根据敏感性分析结果，得到对输出参数的影响大于预先设定的阈值的输入因素，该输入因素即为主要影响因素，进而得到对待测水下连接器易失效部位的可靠性影响最主要的因素。

7.4.3)设定置信度例如95％，即以输出参数的平均值为中心，监测的敏感参数出现在该范围内的几率。

7.4.4)根据设定的置信度以及待测水下连接器易失效部位的数量，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度，其中，当置信度一定时，待测水下连接器易失效部位的数量越大，则可靠度越高：

Rⁿ＝1-C (3)

其中，C为置信度；Rⁿ为易失效部位n的可靠度。

例如：

R

5％

36.84％

54.93％

65.18％

74.11％

90.50％

95.13％

96.32％

97.05％

C

95％

95％

95％

95％

95％

95％

95％

95％

95％

n

1

3

5

7

10

30

60

80

100

8)判断模拟得到的应力值和应变值是否超出预先设定的正常工作范围，若超出，则进入步骤4)重新确定有限元分析时的输入方案；否则，进入步骤9)。

9)判断待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率是否满足预先设定的需求，若不满足，则进入步骤4)重新确定有限元分析时的输入方案；若满足，则完成水下连接器的可靠性分析。

基于上述一种水下连接器可靠性分析方法，本发明还提供一种水下连接器可靠性分析系统，包括：

有限元模拟模型建立模块，用于获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；

易失效部位确定模块，用于获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位。

应力值和应变值模拟模块，用于确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并根据确定的输入方案，模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值。

抽样分析模块，用于分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

第一判断模块，用于根据模拟的应力值和应变值以及预先设定的正常工作范围，判断是否需要重新确定有限元分析时的输入方案。

第二判断模块，用于根据确定的待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率以及预先设定的需求，判断是否需要重新确定有限元分析时的输入方案。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，包括以下内容：

1)获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；

2)获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位，具体过程为：

2.1)根据待测水下连接器所在海域及油气开采的工作数据，获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障；

2.2)根据待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位，具体过程为：

2.2.1)对待测水下连接器的有限元模拟模型进行模型简化，建立待测水下连接器的二维轴对称模型；

2.2.2)对待测水下连接器的二维轴对称模型进行PDS分析，具体过程为：

A)输入待测水下连接器的符合正态分布的内部压力、外部压力和预紧力，对待测水下连接器的二维轴对称模型进行若干次蒙特卡洛分析，得到待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力；

B)在待测水下连接器的二维轴对称模型的密封圈与上毂座的接触面上设置V型环形裂纹，设定不同的深度，保持相同的输入变量分别进行若干次蒙特卡洛分析，得到密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力；

2.2.3)根据蒙特卡洛分析结果、待测水下连接器的常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位；

3)确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值；

4)分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

2.如权利要求1所述的一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤3)的具体过程为：

3.1)确定待测水下连接器的输入因素的分布参数、分布类型、均值和标准差并进行整理和化简，确定进行有限元分析时的输入方案；

3.2)根据确定的输入方案，模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值。

3.如权利要求1所述的一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤4)的具体过程为：

4.1)分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型；

4.2)根据待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

4.如权利要求3所述的一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤4.2)的具体过程为：

4.1)取抽样总数为N；

4.2)确定输入方案的分布类型；

4.3)若输入方案的分布类型不满足预先设定的条件，则进入所述步骤4.1)增加抽样总数N；反之，则进入步骤4.4)；

4.4)对待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力进行批量数值计算，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

5.如权利要求4所述的一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤4.4)的具体过程为：

4.4.1)根据建立的待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，对输出参数进行敏感性分析，得到待测水下连接器易失效部位的失效概率；

4.4.2)根据敏感性分析结果，得到对输出参数的影响大于预先设定的阈值的输入因素，该输入因素即为主要影响因素；

4.4.3)设定置信度；

4.4.4)根据设定的置信度以及待测水下连接器易失效部位的数量，得到待测水下连接器易失效部位的可靠度Rⁿ：

Rⁿ＝1-C

其中，Rⁿ为易失效部位n的可靠度；C为置信度。

6.如权利要求1所述的一种水下连接器可靠性分析方法，其特征在于，该可靠性分析方法还包括：

5)判断模拟得到的应力值和应变值是否超出预先设定的正常工作范围，若超出，则进入步骤3)重新确定有限元分析时的输入方案；否则，进入步骤6)；

6)判断待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率是否满足预先设定的需求，若不满足，则进入步骤3)重新确定有限元分析时的输入方案；若满足，则完成水下连接器的可靠性分析。

7.一种水下连接器可靠性分析系统，其特征在于，包括：

有限元模拟模型建立模块，用于获取待测水下连接器的实际三维模型，并建立待测水下连接器的有限元模拟模型；

易失效部位确定模块，用于获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障，并根据与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位，具体过程为：

根据待测水下连接器所在海域及油气开采的工作数据，获取待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障；

根据待测水下连接器有限元模拟模型的输入因素和常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位，具体过程为：

对待测水下连接器的有限元模拟模型进行模型简化，建立待测水下连接器的二维轴对称模型；

对待测水下连接器的二维轴对称模型进行PDS分析，具体过程为：

输入待测水下连接器的符合正态分布的内部压力、外部压力和预紧力，对待测水下连接器的二维轴对称模型进行若干次蒙特卡洛分析，得到待测水下连接器的密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力；

在待测水下连接器的二维轴对称模型的密封圈与上毂座的接触面上设置V型环形裂纹，设定不同的深度，保持相同的输入变量分别进行若干次蒙特卡洛分析，得到密封圈与上毂座的接触状态以及密封圈与上毂座的接触压力；

根据蒙特卡洛分析结果、待测水下连接器的常见故障以及与待测水下连接器结构相似的机械设备的常见故障，确定待测水下连接器的易失效部位；

应力值和应变值模拟模块，用于确定待测水下连接器进行有限元分析时的输入方案，并模拟得到待测水下连接器的应力值和应变值；

抽样分析模块，用于分别建立待测水下连接器易失效部位的可靠性模型，并对确定的输入方案进行抽样分析，确定待测水下连接器易失效部位的可靠度和失效概率。

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