CN110967208A - 基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法 - Google Patents

基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，包括如下步骤：S1、起重机关键区域的残余应力测量；S2、残余应力主单元方向的确定；S3、主单元方向上残余应力标定因子的求解；S4、融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数求解；S5、基于单元妥协因子修正的起重机实时可靠度求解。该检测方法准确性好，效率高，节省人力物力。

Description

基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法
技术领域
本发明涉及起重机可靠度检测方法，特别涉及基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称天车，航吊，吊车。起重机作为大型的起重设备，购买起重机的成本很大，为了延长起重的寿命，使其更加坚固耐用，就必须了解起重机机身在使用过程中可能会出现的健康状况，如起重机机身出现了裂痕。起重机安装不当也会造成长时间的腐蚀和损害。所以在安装的时候和平时的检查的时候也应该得到重视，机械保养的关注不能缺少。桥式起重机在长时间的使用下，会受到不同程度的腐蚀，如果在加上一定的撞击力，裂纹就会出现。通常情况下通过加上润滑油，减少摩擦力，来延长起重机的使用寿命，并定期进行检查和维护保养，一般由维修人员和操作人员共同来完成。若起重机健康状况不佳且没有及时发现处理会存在事故隐患，造成巨大的财力和生命损失，起重机的健康状态问题越来越受到社会的关注。而通常情况下起重机状态的检查都是由人工来完成的，费时费力，且不全面、准确。
在这样的背景前提下，为了进一步掌握和避免安全事故的发生，对起重机可靠度进行实时检测是必要且紧迫的。起重机可靠度检测方法有很多种，但大多是基于应力值测量与断裂力学准则的基础上展开的，这对于实际情况下起重机的整体可靠度检测来说存在很多局限性，准确性不高，检测效率低。如何从残余应力内部的妥协关系这一微观角度出发来对起重机可靠度进行监测是目前这一研究领域存在的共性问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法。
技术方案：本发明提供的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，包括如下步骤：
S1、起重机关键区域的残余应力测量；
S2、残余应力主单元方向的确定；
S3、主单元方向上残余应力标定因子的求解；
S4、融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数求解；
S5、基于单元妥协因子修正的起重机实时可靠度求解。
进一步地，所述步骤S1中的测量方法为：根据经验确定起重机的常见易损伤区域，进行标记作为关键区域，并对损伤标记区域布置X射线残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域上X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σrix、σriy、σriz。
进一步地，所述步骤S2中的确定方法为：在S1的基础上，代入下式对每个损伤区域在X、Y、Z三个方向上的残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi进行计算，并确定三个参数中的最大值方向为主单元方向，
Figure BDA0002312108570000021
Figure BDA0002312108570000022
Figure BDA0002312108570000023
Figure BDA0002312108570000024
Figure BDA0002312108570000025
Figure BDA0002312108570000026
其中，i为损伤区域代号，i＝1，2，3…N；Qαi为第i个损伤区域X方向上的残余应力方向系数；Qβi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力方向系数；Qγi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力方向系数；αi为第i个损伤区域X方向上的残余应力分配系数；βi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力分配系数；γi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力分配系数；σrix为第i个损伤区域X方向上的残余应力；σriy为第i个损伤区域Y方向上的残余应力；σriz为第i个损伤区域Z方向上的残余应力；C(αi，βi，γi)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力分配系数的最大值；C(σrix，σriy，σriz)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力的最大值。
进一步地，所述步骤S3中求解方法为：根据S2中确定的每个损伤区域的残余应力主单元方向系数，代入下式对第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子Mi进行计算，
Figure BDA0002312108570000031
Figure BDA0002312108570000032
其中，Mi为第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子；Qi为第i个损伤区域中主单元方向上的残余应力系数，即X、Y、Z三个方向上残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi中的最大值；σri为第i个损伤区域的残余应力综合值；A为X射线残余应力的面积系数，常取值为2。
进一步地，所述步骤S4中求解方法为：根据S3中损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子，代入下式对融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数λ进行求解，
Figure BDA0002312108570000033
Figure BDA0002312108570000034
其中，λ为融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数；
Figure BDA0002312108570000035
为所有损伤区域主单元方向上残余应力标定因子的平均值；Di为损伤区域的残余应力动态定标系数；
Figure BDA0002312108570000036
为所有损伤区域中主单元方向上的残余应力系数平均值；C(Mi)max为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最大值；C(Mi)min为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最小值。
进一步地，所述步骤S5中的求解方法为：根据S4中融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数，代入下式对起重机实时可靠度R进行求解。
Figure BDA0002312108570000041
其中，R为起重机实时可靠度数值；
Figure BDA0002312108570000042
为所有损伤区域中X方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure BDA0002312108570000043
为所有损伤区域中Y方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure BDA0002312108570000044
为所有损伤区域中Z方向上残余应力方向系数的平均值。
有益效果：本发明可以实现实时起重机可靠度的检测，并从微观残余应力的妥协变化角度出发来对起重机可靠度进行检测，从而避免了通过传统损伤力学模型来评判整体起重机可靠度的局限性，更有效地提高起重机可靠度检测的准确性与效率。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，该方法包括以下步骤：
S1.起重机关键区域的残余应力测量：
根据经验确定起重机的常见易损伤区域，对相应的起重机区域进行标记，并对常见损伤标记区域布置X射线残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域上X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σrix、σriy、σriz。
S2.残余应力主单元方向的确定：
在S1的基础上，代入下式对每个损伤区域在X、Y、Z三个方向上的残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi进行计算，并确定三个参数中的最大值方向为主单元方向。
Figure BDA0002312108570000045
Figure BDA0002312108570000046
Figure BDA0002312108570000051
Figure BDA0002312108570000052
Figure BDA0002312108570000053
Figure BDA0002312108570000054
其中，i为损伤区域代号，i＝1，2，3…N；Qαi为第i个损伤区域X方向上的残余应力方向系数；Qβi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力方向系数；Qγi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力方向系数；αi为第i个损伤区域X方向上的残余应力分配系数；βi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力分配系数；γi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力分配系数；σrix为第i个损伤区域X方向上的残余应力；σriy为第i个损伤区域Y方向上的残余应力；σriz为第i个损伤区域Z方向上的残余应力；C(αi，βi，γi)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力分配系数的最大值；C(σrix，σriy，σriz)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力的最大值。
S3.主单元方向上残余应力标定因子的求解：
根据S2中确定的每个损伤区域的残余应力主单元方向系数，代入下式对第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子Mi进行计算。
Figure BDA0002312108570000055
Figure BDA0002312108570000061
其中，Mi为第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子；Qi为第i个损伤区域中主单元方向上的残余应力系数，即X、Y、Z三个方向上残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi中的最大值；σri为第i个损伤区域的残余应力综合值；A为X射线残余应力的面积系数，常取值为2。
S4.融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数求解：
根据S3中损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子，代入下式对融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数λ进行求解。
Figure BDA0002312108570000062
Figure BDA0002312108570000063
其中，λ为融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数；
Figure BDA0002312108570000064
为所有损伤区域主单元方向上残余应力标定因子的平均值；Di为损伤区域的残余应力动态定标系数；
Figure BDA0002312108570000065
为所有损伤区域中主单元方向上的残余应力系数平均值；C(Mi)max为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最大值；C(Mi)min为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最小值。
S5.基于单元妥协因子修正的起重机实时可靠度求解：
根据S4中融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数，代入下式对起重机实时可靠度R进行求解。
Figure BDA0002312108570000066
其中，R为起重机实时可靠度数值；
Figure BDA0002312108570000067
为所有损伤区域中X方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure BDA0002312108570000068
为所有损伤区域中Y方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure BDA0002312108570000069
为所有损伤区域中Z方向上残余应力方向系数的平均值。

Claims (6)

1.一种基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、起重机关键区域的残余应力测量；
S2、残余应力主单元方向的确定；
S3、主单元方向上残余应力标定因子的求解；
S4、融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数求解；
S5、基于单元妥协因子修正的起重机实时可靠度求解。
2.根据权利要求1所述的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：所述步骤S1中的测量方法为：确定起重机的常见易损伤区域，进行标记作为关键区域，并对损伤标记区域布置X射线残余应力测量装置来实时分别采集每个损伤区域上X、Y、Z三个方向的残余应力值，即：σrix、σriy、σriz。
3.根据权利要求2所述的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：所述步骤S2中的确定方法为：在S1的基础上，代入下式对每个损伤区域在X、Y、Z三个方向上的残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi进行计算，并确定三个参数中的最大值方向为主单元方向，
Figure FDA0002312108560000011
Figure FDA0002312108560000012
Figure FDA0002312108560000013
Figure FDA0002312108560000014
Figure FDA0002312108560000015
Figure FDA0002312108560000021
其中，i为损伤区域代号，i＝1，2，3...N；Qαi为第i个损伤区域X方向上的残余应力方向系数；Qβi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力方向系数；Qγi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力方向系数；αi为第i个损伤区域X方向上的残余应力分配系数；βi为第i个损伤区域Y方向上的残余应力分配系数；γi为第i个损伤区域Z方向上的残余应力分配系数；σrix为第i个损伤区域X方向上的残余应力；σriy为第i个损伤区域Y方向上的残余应力；σriz为第i个损伤区域Z方向上的残余应力；C(αi，βi，γi)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力分配系数的最大值；C(σrix，σriy，σriz)max为第i个损伤区域上X、Y、Z三个方向残余应力的最大值。
4.根据权利要求3所述的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：所述步骤S3中求解方法为：根据S2中确定的每个损伤区域的残余应力主单元方向系数，代入下式对第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子Mi进行计算，
Figure FDA0002312108560000022
Figure FDA0002312108560000023
其中，Mi为第i个损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子；Qi为第i个损伤区域中主单元方向上的残余应力系数，即X、Y、Z三个方向上残余应力方向系数Qαi、Qβi、Qγi中的最大值；σri为第i个损伤区域的残余应力综合值；A为X射线残余应力的面积系数，常取值为2。
5.根据权利要求4所述的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：所述步骤S4中求解方法为：根据S3中损伤区域的主单元方向上残余应力标定因子，代入下式对融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数λ进行求解，
Figure FDA0002312108560000031
Figure FDA0002312108560000032
其中，λ为融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数；
Figure FDA0002312108560000033
为所有损伤区域主单元方向上残余应力标定因子的平均值；Di为损伤区域的残余应力动态定标系数；
Figure FDA0002312108560000034
为所有损伤区域中主单元方向上的残余应力系数平均值；C(Mi)max为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最大值；C(Mi)min为所有损伤区域中主单元方向上残余应力标定因子的最小值。
6.根据权利要求5所述的基于单元妥协因子修正残余应力的起重机可靠度检测方法，其特征在于：所述步骤S5中的求解方法为：根据S4中融合残余应力标定因子的妥协因子修正系数，代入下式对起重机实时可靠度R进行求解。
Figure FDA0002312108560000035
其中，R为起重机实时可靠度数值；
Figure FDA0002312108560000036
为所有损伤区域中X方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure FDA0002312108560000037
为所有损伤区域中Y方向上残余应力方向系数的平均值；
Figure FDA0002312108560000038
为所有损伤区域中Z方向上残余应力方向系数的平均值。
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