一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，所述方法包括：步骤S1，结构三维应变数据的采集；步骤S2，计算三维应变数据的敏度性能指标；步骤S3，确定主应变敏度与复合应变敏度间的主从关系；步骤S4，确定各向主从系数间的妥协‑竞争因子；步骤S5，确定妥协‑竞争因子的三维双侧容限分布；步骤S6，基于妥协‑竞争因子容限分布的结构健康数据评定，本发明专利技术提出的起重机健康监测方法，从细节矢量敏度的角度出发来对起重机健康状态进行监测，从而避免了通过比较单一测点的应力值与材料所对应的断裂应力极限值来评判整体起重机健康状态的局限性，有效提高起重机健康状态检测的准确性与效率。

A crane health monitoring method based on compromise and competition of sensitivity vector

【技术实现步骤摘要】
一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法
本专利技术涉及起重机健康监测领域，特别涉及一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法。
技术介绍
随着社会的进步，大型起重机的运行安全性问题越来越受到社会的关注。在这样的背景前提下，若无法对大型起重机结构的安全状态进行实时监测就无法掌握和避免事故的发生，因此对起重机的健康状态进行实时监测是必要且紧迫的。起重机的健康状态监测方法有很多种，但大多通过比较一些少量测点的应力值与材料所对应的断裂应力极限值来评判整体起重机的健康状态，这对于实际情况下起重机的整体健康状态监测来说存在很多局限性，准确性不高，检测效率低。如何从更细节的矢量敏感性角度出发来对起重机健康状态进行监测是目前这一研究领域存在的共性问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种检测精度高的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提出了一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，所述方法包括：步骤S1：结构三维应变数据的采集；步骤S2：计算三维应变数据的敏度性能指标；步骤S3：确定主应变敏度与复合应变敏度间的主从关系；步骤S4：确定各向主从系数间的妥协-竞争因子；步骤S5：确定妥协-竞争因子的三维双侧容限分布；步骤S6：基于妥协-竞争因子容限分布的结构健康数据评定。在一个具体的实施例中，所述步骤S1包括：在起重机的常见损伤位置布置远红外应变成像装置，在一段时间内，对每个损伤位置的三维应变数据进行采集记录，其中，x、y、z为应变的三维方向；i为损伤位置的编号；tm为采集时刻的时间数据。在一个具体的实施例中，所述步骤S2包括：将所述步骤S1中采集记录的三维应变数据分别代入公式(1)、(2)、(3)对三维方向应变数据的敏度性能指标Srx、Sry与Srz进行计算，其中，Srxi为第i个损伤位置x向应变的敏度性能指标；(εxit)max为监测时间段内第i个损伤位置x向应变的最大值；(εxit)min为监测时间段内第i个损伤位置x向应变的最小值；Ai为红外应变成像的最小应变单元面积；tmax为监测时间段内的时间最大值；tmin为监测时间段内的时间起始值；Sryi为第i个损伤位置y向应变的敏度性能指标；(εyit)max为监测时间段内第i个损伤位置y向应变的最大值；(εyit)min为监测时间段内第i个损伤位置y向应变的最小值；Srzi为第i个损伤位置z向应变的敏度性能指标；(εzit)max为监测时间段内第i个损伤位置z向应变的最大值；(εzit)min为监测时间段内第i个损伤位置z向应变的最小值。在一个具体的实施例中，所述步骤S3包括：将所述步骤S2中确定的三维方向应变数据的敏度性能指标Srx、Sry与Srz，分别代入公式(4)、(5)、(6)对每个损伤位置的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子NAix、NAiy、NAiz进行计算，其中，NAix为第i个损伤位置x向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子；NAiy为第i个损伤位置y向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子；NAiz为第i个损伤位置z向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子。在一个具体的实施例中，所述步骤S4包括：将所述步骤S3中每个损伤位置的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子NAix、NAiy、NAiz，分别代入公式(7)、(8)、(9)对每个损伤位置所对应的主从系数间妥协-竞争因子λix、λiy、λiz进行计算；其中，λix为第i个损伤位置x向的主从系数间妥协-竞争因子；λiy为第i个损伤位置y向的主从系数间妥协-竞争因子；λiz为第i个损伤位置z向的主从系数间妥协-竞争因子；Cmin(NAix,NAiy,NAiz)为第i个损伤位置主从关联因子NAix、NAiy、NAiz三个参数中的最小值；Cmax(NAix,NAiy,NAiz)为第i个损伤位置主从关联因子NAix、NAiy、NAiz三个参数中的最大值。在一个具体的实施例中，所述步骤S5包括：将所述步骤S4中每个损伤位置所对应的主从系数间妥协-竞争因子λix、λiy、λiz，分别代入公式(10)、(11)、(12)对损伤位置的三维均匀双侧容限分布值Tix、Tiy、Tiz进行计算，其中，Tix为第i个损伤位置的x向均匀双侧容限分布值；Tiy为第i个损伤位置的y向均匀双侧容限分布值；Tiz为第i个损伤位置的z向均匀双侧容限分布值。在一个具体的实施例中，所述步骤S6包括：结合所述步骤S5中每个损伤位置的三维均匀双侧容限分布值Tix、Tiy、Tiz，利用公式(13)对整体结构的健康数据H进行计算；其中，Himax为每个损伤位置健康数据中的最大值；Himin为每个损伤位置健康数据中的最小值；Hi为每个损伤位置的健康数据；为每个损伤位置健康数据的平均值，Q为损伤位置的个数。在一个具体的实施例中，将所述步骤S5中每个损伤位置的三维均匀双侧容限分布值Tix、Tiy、Tiz，分别代入公式(14)计算得出所述步骤S6中的每个损伤位置的健康数据Hi，其中，为监测时间内各损伤位置x向应变数据的平均值，为监测时间内每个损伤位置y向应变数据的平均值，为监测时间每个损伤位置z向应变数据的平均值。在一个具体的实施例中，所述所述所述在一个具体的实施例中，所述红外应变成像的最小应变单元面积Ai为3mm。相较于现有技术，本专利技术提出的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，从细节矢量敏度的角度出发来对起重机健康状态进行监测，从而避免了通过比较单一测点的应力值与材料所对应的断裂应力极限值来评判整体起重机健康状态的局限性，有效提高起重机健康状态检测的准确性与效率。附图说明图1是本专利技术实施例中的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术装置和方法的优选实施方式作进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提出了一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，方法包括：步骤S1：结构三维应变数据的采集；在起重机的常见损伤位置布置远红外应变成像装置，在一段时间内，对每个损伤位置的三维应变数据进行采集记录，其中，x、y、z为应变的三维方向；i为损伤位置的编号；tm为采集时刻的时间数据。步骤S2：计算三维应变数据的敏度性能指标；将步骤S1中采集记录的三维应变数据分别代入公式(1)、(2)、(3)对三维方向应变数据的敏度性能指标Srx、Sry与Srz进行计算，其中，Srxi为第i个损伤位置x向应变的敏度性能指标；(εxit)max为监测时间段内第i个损伤位置x向应变的最大值；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤S1：结构三维应变数据的采集；/n步骤S2：计算三维应变数据的敏度性能指标；/n步骤S3：确定主应变敏度与复合应变敏度间的主从关系；/n步骤S4：确定各向主从系数间的妥协-竞争因子；/n步骤S5：确定妥协-竞争因子的三维双侧容限分布；/n步骤S6：基于妥协-竞争因子容限分布的结构健康数据评定。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：结构三维应变数据的采集；
步骤S2：计算三维应变数据的敏度性能指标；
步骤S3：确定主应变敏度与复合应变敏度间的主从关系；
步骤S4：确定各向主从系数间的妥协-竞争因子；
步骤S5：确定妥协-竞争因子的三维双侧容限分布；
步骤S6：基于妥协-竞争因子容限分布的结构健康数据评定。


2.根据权利要求1所述的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：在起重机的常见损伤位置布置远红外应变成像装置，在一段时间内，对每个损伤位置的三维应变数据进行采集记录，其中，x、y、z为应变的三维方向；i为损伤位置的编号；tm为采集时刻的时间数据。


3.根据权利要求2所述的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将所述步骤S1中采集记录的三维应变数据分别代入公式(1)、(2)、(3)对三维方向应变数据的敏度性能指标Srx、Sry与Srz进行计算，









其中，Srxi为第i个损伤位置x向应变的敏度性能指标；(εxit)max为监测时间段内第i个损伤位置x向应变的最大值；(εxit)min为监测时间段内第i个损伤位置x向应变的最小值；Ai为红外应变成像的最小应变单元面积；tmax为监测时间段内的时间最大值；tmin为监测时间段内的时间起始值；Sryi为第i个损伤位置y向应变的敏度性能指标；(εyit)max为监测时间段内第i个损伤位置y向应变的最大值；(εyit)min为监测时间段内第i个损伤位置y向应变的最小值；Srzi为第i个损伤位置z向应变的敏度性能指标；(εzit)max为监测时间段内第i个损伤位置z向应变的最大值；(εzit)min为监测时间段内第i个损伤位置z向应变的最小值。


4.根据权利要求3所述的基于敏度矢量妥协与竞争关系的起重机健康监测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将所述步骤S2中确定的三维方向应变数据的敏度性能指标Srx、Sry与Srz，分别代入公式(4)、(5)、(6)对每个损伤位置的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子NAix、NAiy、NAiz进行计算，









其中，NAix为第i个损伤位置x向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子；NAiy为第i个损伤位置y向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子；NAiz为第i个损伤位置z向的主应变敏度与复合应变敏度间的主从关联因子。


5.根据权利要求4所述的基于敏度矢...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱林，王鹏，吴多利，寇海江，郭广明，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32