CN113868921A - 基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统 - Google Patents

基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统 Download PDF

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CN113868921A CN202111176747.9A CN202111176747A CN113868921A CN 113868921 A CN113868921 A CN 113868921A CN 202111176747 A CN202111176747 A CN 202111176747A CN 113868921 A CN113868921 A CN 113868921A
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Abstract

本发明提供了一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统，包括：通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；利用雨流计数法将环境检测设备读取的风载荷实时历程数据筛分为若干组恒定幅值的载荷组，并以此为缩放系数计算得到这些恒幅载荷所对应的疲劳应力解；再结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及平均应力等影响对疲劳寿命进行修正；根据标准材料试样的寿命曲线，计算得到当前每种幅值载荷对杆体寿命的已损耗程度、所有幅值叠加下的疲劳累加损伤以及杆体的残余寿命。本发明根据得出的杆体寿命残值对即将失效的杆件做出判断预警，提醒使用者及时对杆件进行更换，避免安全事故发生，减少生命财产损失。

Description

基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统
技术领域
本发明涉及智慧灯杆技术领域，具体地，涉及基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统。
背景技术
随着城市信息化发展，近年来智慧灯杆、多杆合一在城市建设中大量应用，杆体上挂载各类设备及标识标牌，对杆体使用寿命造成诸多不确定的影响，随着近年来各地异常台风气象天气逐渐增多，各地杆体断裂，倾倒现象严重，造成大量生命财产损失。
现有解决方案主要是在设计时利用使用地的极限最大风压(一般取100年一遇或50年一遇风压)，通过静态受力分析测算，计算杆体钢度、强度是否满足使用需要；但是杆体使用寿命却无法进行有效的测算，影响杆体使用安全和使用寿命的因素除了设计时在极限风压下的钢度、强度指标外，还有长时间在不同大小、不同方向风压作用下的材质的疲劳损伤。
灯杆常见失效形式有静态失效和疲劳失效两种，静态失效是指由于载荷大于材料极限而引起杆体断裂的现象，其校核过程相对简单，工程应用较多；而疲劳是一种更为常见的失效形式，是指在载荷远小于材料极限下，随着循环次数的增加，杆体提前出现裂纹并扩散直至断裂的现象，由于其计算过程较为繁琐困难，固灯杆领域应用较少，鉴于此，本发明将以此为出发点，对交变载荷下的杆体进行实时寿命预测，完善灯杆设计的相关理论。
专利文献CN112033590A(申请号：202010834738.3)公开了一种连杆残余应力的测量及控制方法，选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：步骤一、确定残余应力的测量阶段：第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测。
本发明要解决的技术问题包括：
1、解决了无法对杆体寿命进行实时测算的问题；
2、由于气象环境的不可预见性，无法模拟实际环境数据对杆体疲劳进行预测计算，无法得到杆体使用寿命；
3、本发明给出杆体剩余寿命预警参考值，解决了杆体使用者不知道何时进行杆体更换的问题，解决了传统统一更换提前了造成经济浪费，统一更换延迟了存在安全隐患的问题。
基于现有技术的不足，本发明将实时采集的动态环境风压风向数据与杆体标准疲劳材质计算参数相结合，通过建立杆体有限元分析模型，将采集数据耦合输入到ANSYS软件进行动态有限元疲劳分析，测算杆体疲劳失效寿命，得出杆体寿命残值。对即将失效的杆件做出判断进行预警，提醒使用者及时对杆件进行更换，避免安全事故发生，减少生命财产损失。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统。
根据本发明提供的一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，包括：
步骤S1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线。
步骤S2：建立有限元灯杆模型，并通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；
步骤S3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；
步骤S4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；
步骤S5：根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解；
步骤S6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
步骤S7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
步骤S8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发步骤S3-S8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
步骤S9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值。
优选地，所述m组恒定幅值载荷包括频次、每组幅值以及平均幅值；
所述根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解采用：
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
优选地，所述步骤S6采用：
Figure BDA0003295446750000031
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
优选地，所述步骤S8采用：
Figure BDA0003295446750000032
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
优选地，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
根据本发明提供的一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，包括：
模块M1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线。
模块M2：建立有限元灯杆模型，并通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；
模块M3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；
模块M4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；
模块M5：根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解；
模块M6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
模块M7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
模块M8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发模块M3-M8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
步骤M9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值。
优选地，所述m组恒定幅值载荷包括频次、每组幅值以及平均幅值；
所述根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解采用：
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
优选地，所述模块M6采用：
Figure BDA0003295446750000041
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
优选地，所述模块M8采用：
Figure BDA0003295446750000042
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
优选地，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可以为设计者提供一种杆体寿命的预测方法；
2、本发明可以为使用者如何在最佳时间点对杆体进行更新更换提供了参考依据；
3、本发明可以避免传统批次性更换带来的资源浪费；可对寿命预警杆体进行单独更换；
4、本发明由于对杆体寿命进行预警，可有效减少因杆体疲劳失效造成的安全隐患；
5、本发明根据得出的杆体寿命残值，对即将失效的杆件做出判断进行预警，提醒使用者及时对杆件进行更换，避免安全事故发生，减少生命财产损失。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
根据本发明提供的一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，如图1所示，包括：
步骤S1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线(应力-寿命)，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线(应力-寿命)；
具体地，材料寿命曲线、初始应力解以及载荷历程数据是疲劳计算所必须已知条件。材料寿命曲线主要有应力寿命曲线(P-S-N曲线)和应变寿命曲线(P-E-N曲线)两种，一般需要通过对标准样件进行交变载荷疲劳试验获取。而疲劳试验的本质属于一种概率统计试验，通常所获取的寿命曲线是以一定存活概率为前提的，本发明默认存活率为60％，该值可按重要程度增减。
步骤S2：建立有限元灯杆模型，并通过ANSYS线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷pk下的初始应力解σ0；并将应力集中区域单独设立为一个新材料组；
更为具体地，疲劳是一种线性统计计算，因此，初始应力解也需要是在线性条件下得到的，即要求前期有限元模型的材料参数、边界条件以及求解设置等过程不得有非线性属性。若存在特殊情况，模型不可避免存在非线性因素，后期可结合试验结果，通过设置经验系数加以修正，但计算的精度会有所降低。
步骤S3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；具体地，风载荷实时历程数据将通过搭载的环境检测设备收集，其中，每隔10秒记录1次风速，每隔10分钟更新1次风载荷总历程数据。每次更新后的风载荷历程数据都需导入ncode软件进行统计筛分，得到若干组恒定幅值的载荷组；
步骤S4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；m组恒定幅值载荷包含频次n、每组幅值p以及平均幅值pavg；具体地，在Ncode软件中，将疲劳相关模块拖入工作界面，并将ansys的结果文件以及材料寿命曲线等参数导入S-NCAEfatigue计算模块，其中，非计算区域可通过材料类型选项剔除。
更为具体地，疲劳是一种通过线性静态算法来预测计算目标在动载荷作用下的寿命/损伤情况。风载荷历程是一组随时间变化的不规则数据，具有随机性和波动性，需要通过雨流计数法将这些随机载荷数据筛分为若干组恒定幅值的载荷组后，才能作为疲劳载荷输入计算。
步骤S5：根据初始应力解σ0与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解σ；m组恒定幅值疲劳应力解σ包括频次n，应力幅值σa、平均应力σm；
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
步骤S6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
Figure BDA0003295446750000061
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
具体地，材料疲劳试验采用的是交变载荷，需要对实际工况下的载荷进行平均应力修正，一般平均应力为压时，可抑制了裂纹扩展；平均应力为拉时，可促进了裂纹扩。本文默认采用的修正方法为Goodman修正,后期也可根据需求换用改进Goodman、Gerber等平均应力修正方法。
步骤S7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
步骤S8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发步骤S3-S8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
具体地，所述步骤S8采用：
Figure BDA0003295446750000071
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
步骤S9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，并依据实际工况施加相应载荷步，风载荷为单位载荷；
所述有限元灯杆模型用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值，因为其与风压成线性变化，便于计算出不同风压下的危险区域应力值。应力值是用于与SN曲线比较，计算累计寿命的必要参数。
具体地，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
根据本发明提供的一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，如图1所示，包括：
模块M1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线(应力-寿命)，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线(应力-寿命)；
具体地，材料寿命曲线、初始应力解以及载荷历程数据是疲劳计算所必须已知条件。材料寿命曲线主要有应力寿命曲线(P-S-N曲线)和应变寿命曲线(P-E-N曲线)两种，一般需要通过对标准样件进行交变载荷疲劳试验获取。而疲劳试验的本质属于一种概率统计试验，通常所获取的寿命曲线是以一定存活概率为前提的，本发明默认存活率为60％，该值可按重要程度增减。
模块M2：建立有限元灯杆模型，并通过ANSYS线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷pk下的初始应力解σ0；并将应力集中区域单独设立为一个新材料组；
更为具体地，疲劳是一种线性统计计算，因此，初始应力解也需要是在线性条件下得到的，即要求前期有限元模型的材料参数、边界条件以及求解设置等过程不得有非线性属性。若存在特殊情况，模型不可避免存在非线性因素，后期可结合试验结果，通过设置经验系数加以修正，但计算的精度会有所降低。
模块M3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；具体地，风载荷实时历程数据将通过搭载的环境检测设备收集，其中，每隔10秒记录1次风速，每隔10分钟更新1次风载荷总历程数据。每次更新后的风载荷历程数据都需导入ncode软件进行统计筛分，得到若干组恒定幅值的载荷组；
模块M4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；m组恒定幅值载荷包含频次n、每组幅值p以及平均幅值pavg；具体地，在Ncode软件中，将疲劳相关模块拖入工作界面，并将ansys的结果文件以及材料寿命曲线等参数导入S-NCAEfatigue计算模块，其中，非计算区域可通过材料类型选项剔除。
更为具体地，疲劳是一种通过线性静态算法来预测计算目标在动载荷作用下的寿命/损伤情况。风载荷历程是一组随时间变化的不规则数据，具有随机性和波动性，需要通过雨流计数法将这些随机载荷数据筛分为若干组恒定幅值的载荷组后，才能作为疲劳载荷输入计算。
模块M5：根据初始应力解σ0与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解σ；m组恒定幅值疲劳应力解σ包括频次n，应力幅值σa、平均应力σm；
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
模块M6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
Figure BDA0003295446750000081
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
具体地，材料疲劳试验采用的是交变载荷，需要对实际工况下的载荷进行平均应力修正，一般平均应力为压时，可抑制了裂纹扩展；平均应力为拉时，可促进了裂纹扩。本文默认采用的修正方法为Goodman修正,后期也可根据需求换用改进Goodman、Gerber等平均应力修正方法。
模块M7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
模块M8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发模块M3-M8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
具体地，所述模块M8采用：
Figure BDA0003295446750000091
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
模块M9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，并依据实际工况施加相应载荷步，风载荷为单位载荷；
所述有限元灯杆模型用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值，因为其与风压成线性变化，便于计算出不同风压下的危险区域应力值。应力值是用于与SN曲线比较，计算累计寿命的必要参数。
具体地，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，其特征在于，包括：
步骤S1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线。
步骤S2：建立有限元灯杆模型，并通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；
步骤S3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；
步骤S4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；
步骤S5：根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解；
步骤S6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
步骤S7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
步骤S8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发步骤S3-S8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
步骤S9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值。
2.根据权利要求1所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，其特征在于，所述m组恒定幅值载荷包括频次、每组幅值以及平均幅值；
所述根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解采用：
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
3.根据权利要求1所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，其特征在于，所述步骤S6采用：
Figure FDA0003295446740000021
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
4.根据权利要求1所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，其特征在于，所述步骤S8采用：
Figure FDA0003295446740000022
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
5.根据权利要求1所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，其特征在于，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
6.一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，其特征在于，包括：
模块M1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线。
模块M2：建立有限元灯杆模型，并通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；
模块M3：利用环境检测设备记录灯杆安装地时间t内实时风荷载-时间数据；
模块M4：将实时风荷载-时间数据导入到ncode软件中，利用雨流计数法得到m组恒定幅值载荷；
模块M5：根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解；
模块M6：利用m组恒定幅值疲劳应力解中应力幅值，结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及m组恒定幅值疲劳应力解中平均应力的影响对疲劳寿命进行修正，得到m组修正后的交变疲劳应力解；
模块M7：根据m组修正后的交变疲劳应力解中交变应力和一定存活率下的S-N曲线，得到各组在对应交变应力下的寿命；
模块M8：根据各组在对应交变应力下的寿命计算得到每组交变应力对危险区域寿命损伤，对m组交变应力对危险区域寿命损伤求和得到时间t内风载荷对危险区域杆体损伤；重复触发模块M3-M8循环，将得到每个时间t内风载荷对危险区域杆体寿命损伤进行累加，得到总寿命损伤kadd；
步骤M9：根据总寿命损伤得到杆体残余寿命；
所述有限元灯杆模型是根据项目地杆型要求建立的，用于计算每一单位风压载荷下，危险区域对应应力值。
7.根据权利要求6所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，其特征在于，所述m组恒定幅值载荷包括频次、每组幅值以及平均幅值；
所述根据初始应力解与m组恒定幅值载荷计算得到m组恒定幅值疲劳应力解采用：
σ＝σ0*(p/pavg) (1)
其中，σ表示m组恒定幅值疲劳应力解；m组疲劳应力解包括：频次n、应力幅值σa以及平均应力σm；σ0表示初始应力解；pavg表示平均幅值；p表示每组幅值。
8.根据权利要求6所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，其特征在于，所述模块M6采用：
Figure FDA0003295446740000031
其中，σa表示应力幅值；σm表示平均应力；σuts表示材料屈服强度；σ-1表示m组修正后的交变疲劳应力解。
9.根据权利要求6所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，其特征在于，所述模块M8采用：
Figure FDA0003295446740000032
其中，ki表示每组交变应力对危险区域寿命损伤；m表示m组；Ni表示各组在对应交变应力下的寿命；n表示频次。
10.根据权利要求6所述的基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算系统，其特征在于，根据计算得到的杆体残余寿命，对即将失效的杆件做出判断并进行预警。
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