CN104502450B - 简易管道安装应力识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简易管道安装应力识别方法，属于管道工程施工技术领域。在管道正常安装情况下，在管道上贴加速度传感器并用力锤敲击管道，利用采集器收集数据，传输给管道安装应力识别系统，测出管道的频率响应函数；并将数据存入数据库，并作为该管道的标准；当需要检验该管道是否存在安装应力时，提取该管道的频率响应函数，将该管道的频率响应函数与正常安装下的频率响应函数比较，管道安装应力识别系统会自动识别判断两者匹配度，并由此判断管道是否存在安装应力以及安装是否符合要求。

Description

简易管道安装应力识别方法

所属技术领域

本发明涉及一种简易管道安装应力识别系统，属于管道工程施工技术领域。

背景技术

管道系统是飞机中重要的组成部分之一，其工作性能的好坏直接影响飞机的工作等。目前，液压管路失效故障频繁发生，而且还乘逐年上升趋势，直接影响飞机的运营安全。据统计，导管故障的主要原因为导管在较大装配应力作用下，最终导致导管贯穿性裂纹。目前，大部分的管道安装应力的识别方法都是简单的将设备进行初略的估计，并没有形成一个标准，这使得即使有识别设备，也会出现一些安装应力，造成安全隐患。并且，很多识别装置不易于携带，安装复杂，环境要求高，在很多条件下无法在管路现场得以实施。

发明内容

本发明的目的在于避免上述缺点，提供一种易于安装的、可靠性高的、能够很好识别管道安装应力的方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种简易管道安装应力识别方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在管道正常安装状态下，在管道上贴加速度传感器并用力锤敲击管道；

步骤2、利用采集器收集数据，传输给管道安装应力识别系统，测出管道正常安装状态频率响应函数；

步骤3、提取该管道的正常安装状态频率响应函数，并将数据存入数据库，并作为该管道的标准；

步骤4、在需测管道上，同步骤1-3所述，提取管道的频率响应函数；

步骤5、在管道安装应力识别系统中调出步骤3保存的该管道的正常安装状态频率响应函数数据，与步骤4测试的频率响应函数比较；

步骤6、管道安装应力识别系统识别判断两者匹配度，并由此判断管道是否存在安装应力以及安装是否符合要求；其中试验得到的结果与数据库中存放的标准模态进行对比，从而判别出是否存在安装应力；采用频率响应函数的比较方法，具体为向量的角度相似法，设标准的幅频响应函数向量为X_i，i为各个频率点，待测的幅频响应函数向量为Z_i，角度相似性指标余弦度量的定义为：

显然，S_c是特征矢量X和Z之间夹角的余弦，夹角为零则取值为1，即角度相似达到最大。

本发明的有益效果是，操作简单，实用性好，能识别出细微的安装应力，可靠性高且对周围环境没有要求。

附图说明

图1——管道安装应力识别系统功能框架图；

图2——管道安装应力识别系统工作流程框架；

图3——简易三维实验管路；

图4——安装应力分析报告表

图中标号名称：1贴加速度传感器位置处，2力锤敲击处置处，3管道固定位置移动处，4正常安装的管道频响函数，5有安装应力下的管道频响函数。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

整个管道安装应力识别系统如附图1所示，共包括：系统设置，数据采集，模态分析，安装应力识别，样本数据设置，5个模块。

系统设置：主要包括对管路型号设置；数据采集参数设置；传感器设置，用于注册新类型的传感器；显示范围设置，将采集到的数据进行显示到合适的大小。

数据采集：利用锤击法进行模态试验，界面中包括对采样参数如采样频率、采样点数进行设置，对冲击力阈值、测点编号进行设置等，并可以将采得的数据按设置的保存点数进行冲击响应文件的保存。

模态分析：对采得的冲击加速度响应和冲击力响应进行数据处理，得到从冲击点到响应点的频率响应函数；

安装应力识别：试验得到的结果可与数据库中存放的标准模态进行对比，从而判别出是否存在安装应力。频率响应函数的比较方法为向量的角度相似法，设标准的幅频响应函数向量为X_i(i为各个频率点)，待测的幅频响应函数向量为Z_i，角度相似性指标(余弦度量)的定义为：

显然，S_c是特征矢量X和Z之间夹角的余弦，夹角为零则取值为1，即角度相似达到最大。

样本数据设置：该模块主要利用VC++的ODBC数据库编程，使用Microsoft Access为本系统构造一个数据库，用于存储相关参数和不同管型正常状态下的频响函数，实现安装应力测试系统软件的数据管理，方便结果的存储、调用、查看。

附图2为整个系统工作流程。如图3所示，在管道1处贴上加速度传感器，在2处用力锤在加速度传感器相同的方向敲击，所得数据传入管道安装应力识别系统，经模态分析，可显示出整个管路的频响函数。把该频响函数保存为该管道的正常安装下的情况的数据。再移动管道3处位置1mm，模拟有安装应力的管道，同样用力锤测出该管道状态下的频响函数。在管道安装应力识别系统可将两者进行对比，如图4所示，并进行判断，可自动生成安装应力分析报告表。图4中可以看出，匹配度低，评估结果差，在1000Hz以上的频率处，正常安装的管道频响函数4和有安装应力下的管道频响函数5有明显的差别，这是由于模拟了有安装应力的情况。由此可以看出，该管道安装应力识别系统的精确性和可靠性的效果。

Claims (1)

1.一种简易管道安装应力识别方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在管道正常安装状态下，在管道上贴加速度传感器并用力锤敲击管道；

步骤2、利用采集器收集数据，传输给管道安装应力识别系统，测出管道正常安装状态频率响应函数；

步骤3、提取该管道的正常安装状态频率响应函数，并将数据存入数据库，并作为该管道的标准；

步骤4、在需测管道上，同步骤1-3所述，提取管道的频率响应函数；

步骤5、在管道安装应力识别系统中调出步骤3保存的该管道的正常安装状态频率响应函数数据，与步骤4测试的频率响应函数比较；

步骤6、管道安装应力识别系统识别判断两者匹配度，并由此判断管道是否存在安装应力以及安装是否符合要求；其中试验得到的结果与数据库中存放的标准模态进行对比，从而判别出是否存在安装应力；采用频率响应函数的比较方法，具体为向量的角度相似法，设标准的幅频响应函数向量为X_i，i为各个频率点，待测的幅频响应函数向量为Z_i，角度相似性指标余弦度量的定义为：

<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <msqrt> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msup> <msub> <mi>Z</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mfrac> </mrow>

显然，S_c是特征矢量X和Z之间夹角的余弦，夹角为零则取值为1，即角度相似达到最大。