CN110926785A - 一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置 - Google Patents

一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置，其中方法包括：利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值传至服务器；通过服务器根据基准应变峰值建立目标钢结构的应变散列表，并将应变散列表传至传感器中存储；再将传感器采集的应变数据与应变散列表中的基准数据进行映射而得出目标钢结构的疲劳损伤结果；最后将该疲劳损伤结果传送至服务器，可以降低无线传感网的传输功耗，并且提高无线传感网的工作效率。

Description

一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置
技术领域
本发明涉及探伤技术领域，特别涉及一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置。
背景技术
目前，随着经济的发展，交通运输变得日渐繁忙，桥梁、隧道等基础设施会呈现出大量的老化现象，并出现疲劳损伤。由于无线传感网的便利性以及可扩展性等优点，目前大多采用无线传感网进行钢结构疲劳损伤的监测。然而，现有的使用无线传感网监测钢结构疲劳损伤的方式会造成传输功耗大，工作效率低的问题。因此，如何降低利用无线传感网监测钢结构疲劳损伤的传输功耗、提高工作效率成为亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题提供一种监测钢结构疲劳损伤的方法及装置。
本发明提供的一种监测钢结构疲劳损伤的方法，包括：
步骤1：利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器；
步骤2：通过所述服务器，根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表，并将所述应变散列表传至所述传感器中存储，其中，所述应变散列表包括由至少一个基准应变幅值组成的基准应变幅值集合以及由至少一个基准疲劳失效循环次数组成的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤3：通过所述传感器，获取所述目标钢结构的应变数据；
步骤4：通过所述传感器，根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；
步骤5：根据所述测量应变幅值集合以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤6：根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果。
上述监测钢结构疲劳损伤的方法通过预先建立应变散列表并将应变散列表存储于传感器中，再将传感器采集的应变数据与应变散列表中的基准数据进行映射而得出目标钢结构的疲劳损伤结果，最后将该疲劳损伤结果传送至服务器的方式，可以降低无线传感网的传输功耗，并且提高无线传感网的工作效率。
可选的，在所述步骤1中，利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器包括：
通过所述传感器，以10Hz至100Hz的频率测量预设时间内所述目标钢结构的应变历程；
根据所述应变历程获得所述目标钢结构的所述基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至所述服务器。
可选的，在步骤2中，通过所述服务器，根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表包括：
根据所述基准应变峰值，利用雨流算法获得初始应变幅值；
根据所述初始应变幅值获得所述基准应变幅值；
根据所述基准应变幅值集合，利用公式(1)获得所述基准疲劳失效循环次数集合；其中，公式(1)如下：
Figure BDA0002313093990000021
其中：E为材料的弹性模量，b为疲劳强度指数，c为疲劳韧度指数，σ′f是材料的疲劳强度系数,ε′f是疲劳韧度系数；
建立所述基准应变幅值集合中的所述基准应变幅值与所述基准疲劳失效循环次数集合中的所述基准疲劳失效循环次数之间的一一对应关系，生成所述应变散列表。
可选的，根据所述基准应变峰值，获得所述基准应变幅值集合包括：
获取所述初始应变幅值中的最大初始应变幅值以及最小初始应变幅值；
根据所述最大初始应变幅值以及所述最小初始应变幅值设定应变幅值区间；
将所述应变幅值区间分为预设数目等份，每一所述等份对应的所述应变幅值组成所述基准应变幅值集合。
可选的，在所述步骤4中，通过所述传感器，根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；包括：
根据所述应变数据，利用所述雨流算法获取所述目标钢结构的由至少一个所述测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合。
可选的，在步骤5中根据所述测量应变幅值以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合包括：
获取每个测量应变幅值与所述应变散列表中每个所述基准应变幅值的差值；
将所述差值为最小时的所述基准应变幅值对应的所述基准疲劳失效循环次数作为所述测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数，所有所述测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数组成与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合。
可选的，在步骤6中，根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果包括：
根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合和所述测量循环周期集合，利用公式(2)，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果；
其中，公式(2)为：
Figure BDA0002313093990000041
其中：D是所述目标钢结构的疲劳损伤结果、初始值为0，ni是所述测量循环周期，Nfi是所述基准疲劳失效循环次数。
可选的，所述传感器包括：
应变检测单元，用于监测所述钢结构的应变历程；
处理单元，与所述应变检测单元电连接；
通讯单元，与所述处理单元连接，用于与所述服务器连接；
存储单元，与所述处理单元连接。
可选的，所述传感器还包括：壳体，所述应变检测单元、处理单元、通讯单元和存储单元分别设置在所述壳体内；所述壳体为圆柱型，在所述壳体侧面设置有安装槽，所述安装槽贯穿所述壳体的上下表面；在所述安装槽两侧面平行于所述壳体轴向位置设置有第一安装体和第二安装体；所述第一安装体和第二安装体对应设置，在所述第一安装体与所述安装槽的侧壁之间设置有多个第一弹簧；每个第一弹簧的一端与所述安装槽的侧壁固定连接，另一端与所述第一安装体固定连接；在所述第二安装体与所述安装槽的侧壁之间设置有多个第二弹簧；每个第二弹簧的一端与所述安装槽的侧壁固定连接，另一端与所述第二安装体固定连接。
本发明还提供一种监测钢结构疲劳损伤的装置，包括：
基准应变峰值采集模块，用于利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器；
应变散列表建立模块，用于通过所述服务器根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表，并将所述应变散列表传至所述传感器中存储；
应变数据采集模块，用于通过所述传感器，获取所述目标钢结构的应变数据；
测量应变幅值获取模块，用于通过所述传感器根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合
疲劳失效循环次数获取模块，用于根据所述测量应变幅值集合以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
疲劳损伤结果获取模块，用于根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果
上述监测钢结构疲劳损伤的装置通过预先建立应变散列表并将应变散列表存储于传感器中，再将传感器采集的应变数据与应变散列表中的基准数据进行映射而得出目标钢结构的疲劳损伤结果，最后将该疲劳损伤结果传送至服务器的方式，可以降低无线传感网的传输功耗，并且提高无线传感网的工作效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种监测钢结构疲劳损伤的方法的示意图；
图2为本发明实施例中一种无线传感器的示意图；
图3为本发明实施例中一种无线传感器的壳体的示意图；
图4为本发明实施例中一种监测钢结构疲劳损伤的装置的示意图。
图中：
1、应变检测单元；2、处理单元；3、通讯单元；4、存储单元；11、壳体；12、安装槽；13、第一安装体；14、第一弹簧；15、第二安装体；16、第二弹簧；21、基准应变峰值采集模块；22、应变散列表建立模块；23、应变数据采集模块；24、测量应变幅值获取模块；25、疲劳失效循环次数获取模块；26、疲劳损伤结果获取模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中提供一种监测钢结构疲劳损伤的方法的示意图。如图1所示，包括：
步骤1：利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器；
步骤2：通过所述服务器，根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表，并将所述应变散列表传至所述传感器中存储，其中，所述应变散列表包括由至少一个基准应变幅值组成的基准应变幅值集合基准应变幅值以及由至少一个基准疲劳失效循环次数组成的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤3：通过所述传感器，获取所述目标钢结构的应变数据；
步骤4：通过所述传感器，根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；
步骤5：根据所述测量应变幅值集合以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤6：根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果。
其中，基准应变峰值是指，传感器在建立目标钢结构的基准时以预设频率在预设时间内测量的应变幅值曲线的每一个波峰值以及波谷值的集合。基准应变幅值是指，根据基准应变峰值处理后得出的应变数据，该基准应变幅值将作为监测目标钢结构疲劳损伤时的对比基准。基准疲劳失效循环次数是指，根据基准应变幅值得出的疲劳失效循环次数，该基准疲劳失效循环次数将作为监测目标钢结构疲劳损伤时的对比基准。应变散列表是指，由基准应变峰值集合与基准疲劳失效循环次数集合一一对应的矩阵。应变数据是指，传感器在监测目标钢结构疲劳损伤的过程中所采集的数据。测量应变幅值是指，利用雨流算法处理应变数据所得到的结果，该结果用于测量目标钢结构的疲劳损伤。测量循环周期是指，利用雨流算法处理应变数据输出的循环周期。疲劳损伤结果是判定目标钢结构的疲劳寿命的依据。
具体的，控制中心利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值上传至服务器；通过服务器根据该基准应变峰值建立该目标钢结构的应变散列表，并将该应变散列表传至传感器中存储。在监测目标钢结构的疲劳损伤时，通过传感器采集目标钢结构的应变数据，采集周期可以是预设周期(例如，采集5分钟的应变数据)，也可以依实际情况进行调整，根据该应变数据获得测量应变幅值；通过传感器根据该应变数据获取目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合；根据该测量应变幅值以及上述应变散列表，获取与该测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；根据该与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及测量循环周期集合，获得目标钢结构的疲劳损伤结果。最后通过传感器将疲劳损伤结果的计算结果上传至服务器，传感器每间隔一段时间(例如，30分钟)将疲劳损伤结果上传至服务器，技术人员可根据与服务器相连的后台软件或者系统观测该疲劳损伤结果。
上述监测钢结构疲劳损伤的方法通过预先建立应变散列表并将应变散列表存储于传感器中，再将传感器采集的应变数据与应变散列表中的基准数据进行映射而得出目标钢结构的疲劳损伤结果，最后将该疲劳损伤结果传送至服务器的方式，可以降低无线传感网的传输功耗，并且提高无线传感网的工作效率。
在一个实施例中，在步骤1中，利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值传至服务器包括：
通过传感器，以10Hz至100Hz的频率测量预设时间内目标钢结构的应变历程；
根据应变历程获得目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值传至服务器。
其中，应变历程是指目标钢结构在预设时间内，应变幅值的变化情况，通常情况下，该变化情况可以用一条波形曲线进行表示。
具体的，传感器以10HZ至100HZ的频率测量预设时间内目标钢结构的应变幅值的变化情况，并根据该应变幅值的变化，得出预设时间内目标钢结构的应变峰值。预设时间可以是2小时，也可以是任何预设时间值，可以理解的是，预设时间越长，目标钢结构的应变历程越接近实际在役情况。
在一个实施例中，在步骤2中，通过服务器，根据基准应变峰值建立目标钢结构的应变散列表包括：
根据基准应变峰值，利用雨流算法获得初始应变幅值；
根据初始应变幅值获得基准应变幅值；
根据基准应变幅值集合，利用公式(1)获得基准疲劳失效循环次数集合；其中，公式(1)如下：
Figure BDA0002313093990000081
其中：E为材料的弹性模量，b为疲劳强度指数，c为疲劳韧度指数，σ′f是材料的疲劳强度系数,ε′f是疲劳韧度系数；
建立基准应变幅值集合中的基准应变幅值与基准疲劳失效循环次数集合中的基准疲劳失效循环次数之间的一一对应关系，生成应变散列表。
具体的，控制中心控制服务器根据基准应变峰值以及利用雨流算法得到基准应变幅值集合，然后，将基准应变幅值集合中的每一个基准应变幅值一一带入公式(1)中，得出与每一个基准应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数，所有基准疲劳损伤循环次数组成基准疲劳损伤循环次数集合。基准应变幅值集合与基准疲劳损伤循环次数集合组成的一一对应的矩阵为该目标钢结构的应变散列表。
在一个实施例中，根据基准应变峰值，获得基准应变幅值集合包括：
获取初始应变幅值中的最大初始应变幅值以及最小初始应变幅值；
根据最大初始应变幅值以及最小初始应变幅值设定应变幅值区间；
将应变幅值区间分为预设数目等份，每一等份对应的应变幅值组成基准应变幅值集合。
其中，初始应变幅值是指，将基准应变峰值进行雨流算法处理后得出的应变幅值，将初始应变幅值进行区间划分以及细化后可得到基准应变幅值。
具体的，控制中心控制服务器根据基准应变峰值，利用雨流算法计算得出初始应变幅值，并进一步根据初始应变幅值的最大值以及最小值设定应变幅值区间，并将该区间按照预设份数进行等分，每一等份所对应的数值为一个基准应变幅值，所有基准应变幅值组成的集合为基准应变幅值集合。
例如，服务器根据基准应变峰值，利用雨流计数算法计算得到初始应变幅值(一个单调增/减区间内的最大应变值与最小应变值的差值)Δε，从中选择最大的应变幅值Δεmax，和最小的应变幅值Δεmin，可以确定初始应变幅值区间为[0.5Δεmin，2Δεmax]，将该区间细分为200等份，则可以得出基准应变幅值集合为[Δε1,Δε2,…,Δεi,…,Δε200]，对于其中的每个基准应变幅值Δεi，利用公式(1)得到该基准应变幅下的基准疲劳失效循环次数Nfi，从而建立一个基准应变幅值Δεi与疲劳失效循环次数Nfi一一对应的应变散列表ht＝[Δε1:Nf1,Δε2:Nf2,…,Δεi:Nfi,…,Δε200:Nf200]。
在一个实施例中，在步骤4中，通过传感器，根据应变数据获取目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；包括：
根据应变数据，利用雨流算法获取目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合。
具体的，利用雨流算法对传感器采集的应变数据进行处理，得到目标钢结构的测量应变幅值集合以及测量循环周期集合。可以理解的是，在钢结构的实际使用过程中，较大的应变数据对钢结构的损伤影响比较大，即较大的应变数据对钢结构的疲劳损伤结果影响较大，所以为了节省计算量，提高系统工作效率，可以在计算测量循环周期之前过滤掉较小的测量应变幅值。
在一个实施例中，在步骤5中，根据测量应变幅值以及应变散列表，获取测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合包括：
获取每个测量应变幅值与应变散列表中每个基准应变幅值的差值；
将差值为最小时的基准应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数作为测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数，所有测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数组成与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合。
具体的，将一个测量应变幅值与应变散列表中的每一个基准应变幅值进行比较得到差值，差值最小时，则确定该基准应变幅值对应的应变散列表中基准疲劳失效循环次数为这个测量应变幅值所对应的基准疲劳失效循环次数。对测量应变幅值集合中的每一个测量应变幅值都做以上相同处理，可以得出与该测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合。
例如：对于每一个测量应变幅值Δεk与无线传感器中应变散列表ht中的基准应变幅值Δεi进行比对，查找应变散列表中与Δεk差值最小的Δεi，则该测量应变幅值下的基准疲劳失效循环次数为Nfi。
在一个实施例中，在步骤6中，根据与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及测量循环周期集合，获得目标钢结构的疲劳损伤结果。包括：
根据与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合和测量循环周期集合，利用公式(2)，获得目标钢结构的疲劳损伤结果；
其中，公式(2)为：
Figure BDA0002313093990000111
其中：D是目标钢结构的疲劳损伤结果、初始值为0，ni是测量循环周期，Nfi是基准疲劳失效循环次数。
具体的，将目标钢结构的疲劳损伤结果的初始值设为0，然后将测量循环周期以及与测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次一一代入公式(2)中，累加结果(D值)为目标钢结构的疲劳损伤结果，计算完成后只需要保存D值，对于传感器之前采集的预设时间段的应变数据以及计算的测量应变幅值区间数值可予以丢弃，以节省内存空间，每隔一定的时间间隔(例如30分钟)，仅将D值传输至服务器供技术人员分析使用即可，大大节省了带宽资源以及传输功耗。可以理解的是，当D值等于1时，表明目标钢结构已经到达了疲劳寿命。
为实现无线数据传输；在一个实施例中，如图2所示，传感器包括：
应变检测单元1，用于监测钢结构的微小应变量；
处理单元2，与应变检测单元1电连接；
通讯单元3，与处理单元2连接，用于与服务器无线连接；
存储单元4，与处理单元2连接。
为方便传感器的安装；在一个实施例中，如图3所示，传感器还包括：壳体11，应变检测单元1、处理单元2、通讯单元3和存储单元4分别设置在壳体11内；壳体11为圆柱型，在壳体11侧面设置有安装槽12，安装槽12贯穿壳体11的上下表面；在安装槽12两侧面平行于壳体11轴向位置设置有第一安装体13和第二安装体15；第一安装体13和第二安装体15对应设置，在第一安装体13与安装槽12的侧壁之间设置有多个第一弹簧14；每个第一弹簧14的一端与安装槽12的侧壁固定连接，另一端与第一安装体13固定连接；在第二安装体15与安装槽12的侧壁之间设置有多个第二弹簧16；每个第二弹簧16的一端与安装槽12的侧壁固定连接，另一端与第二安装体15固定连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
安装时选取桥梁上合适的柱子或长条型钢筋，第一安装体和第二安装体将柱子或钢筋夹在中间实现无线传感器的固定。这样方便工作人员监测桥梁，随时安装随时拆卸。
本发明还提供一种监测钢结构疲劳损伤的装置，如图4所示，装置包括：
基准应变峰值采集模块21，用于利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值传至服务器；
应变散列表建立模块22，用于通过服务器根据基准应变峰值建立目标钢结构的应变散列表，并将应变散列表传至传感器中存储；
应变数据采集模块23，用于通过传感器，获取目标钢结构的应变数据；
测量应变幅值获取模块24，用于通过传感器根据应变数据获取目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；
疲劳失效循环次数获取模块25，用于根据测量应变幅值集合以及应变散列表，获取与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
疲劳损伤结果获取模块26，用于根据与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及测量循环周期集合，获得目标钢结构的疲劳损伤结果。
上述技术方案的工作原理为：
基准应变峰值采集模块21利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将基准应变峰值上传至服务器；应变散列表建立模块22通过服务器根据该基准应变峰值建立该目标钢结构的应变散列表，并将该应变散列表传至传感器中存储；应变数据采集模块23通过传感器采集钢结构的应变数据，获得测量应变幅值；测量应变幅值获取模块24用于通过传感器根据应变数据获取目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合；疲劳失效循环次数获取模块25根据测量应变幅值以及应变散列表，获取与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；疲劳损伤结果获取模块26用于根据与测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及测量循环周期集合，获得目标钢结构的疲劳损伤结果。最后通过传感器将疲劳损伤结果的计算结果上传至服务器，传感器每间隔一段时间(例如。30分钟)将疲劳损伤结果上传至服务器，技术人员可根据与服务器相连的后台软件或者系统观测该疲劳损伤结果。
上述监测钢结构疲劳损伤的装置通过预先建立应变散列表并将应变散列表存储于传感器中，再将传感器采集的应变数据与应变散列表中的基准数据进行映射而得出目标钢结构的疲劳损伤结果，最后将该疲劳损伤结果传送至服务器的方式，可以降低无线传感网的传输功耗，并且提高无线传感网的工作效率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器；
步骤2：通过所述服务器，根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表，并将所述应变散列表传至所述传感器中存储，其中，所述应变散列表包括由至少一个基准应变幅值组成的基准应变幅值集合以及由至少一个基准疲劳失效循环次数组成的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤3：通过所述传感器，获取所述目标钢结构的应变数据；
步骤4：通过所述传感器，根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；
步骤5：根据所述测量应变幅值集合以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
步骤6：根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果。
2.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，在所述步骤1中，利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器包括：
通过所述传感器，以10Hz至100Hz的频率测量预设时间内所述目标钢结构的应变历程；
根据所述应变历程获得所述目标钢结构的所述基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至所述服务器。
3.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，在步骤2中，通过所述服务器，根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表包括：
根据所述基准应变峰值，利用雨流算法获得初始应变幅值；
根据所述初始应变幅值获得所述基准应变幅值集合；
根据所述基准应变幅值集合，利用公式(1)获得所述基准疲劳失效循环次数集合；其中，公式(1)如下：
Figure FDA0002313093980000021
其中：E为材料的弹性模量，b为疲劳强度指数，c为疲劳韧度指数，σ′f是材料的疲劳强度系数,ε′f是疲劳韧度系数；
建立所述基准应变幅值集合中的所述基准应变幅值与所述基准疲劳失效循环次数集合中的所述基准疲劳失效循环次数之间的一一对应关系，生成所述应变散列表。
4.如权利要求3所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，根据所述初始应变幅值获得所述基准应变幅值集合包括：
获取所述初始应变幅值中的最大初始应变幅值以及最小初始应变幅值；
根据所述最大初始应变幅值以及所述最小初始应变幅值设定应变幅值区间；
将所述应变幅值区间分为预设数目等份，每一所述等份对应的所述应变幅值组成所述基准应变幅值集合。
5.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，在所述步骤4中，通过所述传感器，根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合包括：
根据所述应变数据，利用所述雨流算法获取所述目标钢结构的由至少一个所述测量应变幅值组成的所述测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的所述测量循环周期集合。
6.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，在步骤5中根据所述测量应变幅值以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合包括：
获取每个测量应变幅值与所述应变散列表中每个所述基准应变幅值的差值；
将所述差值为最小时的所述基准应变幅值对应的所述基准疲劳失效循环次数作为所述测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数，所有所述测量应变幅值对应的基准疲劳失效循环次数组成与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合。
7.如权利要求1所述的监控钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，在步骤6中，根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果包括：
根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合和所述测量循环周期集合，利用公式(2)，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果；
其中，公式(2)为：
Figure FDA0002313093980000031
其中：D是所述目标钢结构的疲劳损伤结果、初始值为0，ni是所述测量循环周期，Nfi是所述基准疲劳失效循环次数。
8.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，所述传感器包括：
应变检测单元，用于监测所述钢结构的应变历程；
处理单元，与所述应变检测单元电连接；
通讯单元，与所述处理单元连接，用于与所述服务器连接；
存储单元，与所述处理单元连接。
9.如权利要求1所述的监测钢结构疲劳损伤的方法，其特征在于，所述传感器还包括：壳体，所述应变检测单元、处理单元、通讯单元和存储单元分别设置在所述壳体内；所述壳体为圆柱型，在所述壳体侧面设置有安装槽，所述安装槽贯穿所述壳体的上下表面；在所述安装槽两侧面平行于所述壳体轴向位置设置有第一安装体和第二安装体；所述第一安装体和第二安装体对应设置，在所述第一安装体与所述安装槽的侧壁之间设置有多个第一弹簧；每个第一弹簧的一端与所述安装槽的侧壁固定连接，另一端与所述第一安装体固定连接；在所述第二安装体与所述安装槽的侧壁之间设置有多个第二弹簧；每个第二弹簧的一端与所述安装槽的侧壁固定连接，另一端与所述第二安装体固定连接。
10.一种监测钢结构疲劳损伤的装置，其特征在于，所述装置包括：
基准应变峰值采集模块，用于利用传感器以预设频率测量预设时间内目标钢结构的基准应变峰值，并将所述基准应变峰值传至服务器；
应变散列表建立模块，用于通过所述服务器根据所述基准应变峰值建立所述目标钢结构的应变散列表，并将所述应变散列表传至所述传感器中存储；
应变数据采集模块，用于通过所述传感器，获取所述目标钢结构的应变数据；
测量应变幅值获取模块，用于通过所述传感器根据所述应变数据获取所述目标钢结构的由至少一个测量应变幅值组成的测量应变幅值集合，以及由至少一个测量循环周期组成的测量循环周期集合；
疲劳失效循环次数获取模块，用于根据所述测量应变幅值集合以及所述应变散列表，获取与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合；
疲劳损伤结果获取模块，用于根据所述与所述测量应变幅值集合对应的基准疲劳失效循环次数集合以及所述测量循环周期集合，获得所述目标钢结构的疲劳损伤结果。
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