本发明专利技术提供了一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法、介质及系统，属于仓库用喷淋系统技术领域，包括：构建包含阀门结构及工作载荷的三维有限元模型,计算阀门薄弱区域的应力状态。基于应力状态和材料疲劳理论,建立初步的应力‑寿命关系模型。收集阀门使用历史数据,分析实际工作载荷情况,将其纳入应力‑寿命模型,得到第一修正模型。获取阀门振动数据,计算实际固有频率,评估振动对寿命的影响。结合使用历史和振动分析,对应力‑寿命模型进行第二次修正。基于第二修正模型,计算得到优化的阀门疲劳寿命预测值。解决了当前无法准确反映实际使用条件下的复杂载荷状态，无法准确反映发明专利技术使用中的动态载荷效应，导致预测结果存在较大偏差的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仓库用喷淋系统，具体而言，涉及一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法、介质及系统。
技术介绍
1、喷淋系统是仓库防火设施中不可或缺的重要组成部分,其核心部件是负责控制水流的各种阀门。这些阀门在长期使用过程中会受到诸如流体压力变化、启闭冲击等各种复杂载荷的交替作用,导致材料疲劳损伤积累,最终引发阀门失效。阀门失效不仅会降低喷淋系统的可靠性,还可能导致严重的安全隐患。因此,准确评估和预测喷淋系统阀门的使用寿命,对于提高仓库防灭火系统的整体可靠性和安全性具有重要意义。
2、现有的阀门寿命评估方法主要为基于经验公式的寿命预测法。这种方法通常利用经验累计的阀门使用寿命数据,建立简单的寿命预测公式,如根据工作压力、开闭次数等因素进行评估。但是这种方法过于简单化,无法准确反映实际使用条件下的复杂载荷状态,预测结果存在较大偏差。
3、2.基于有限元分析的应力-寿命关系法。这种方法首先利用有限元分析计算阀门在工作状态下的应力分布,然后基于材料疲劳理论建立应力-寿命关系模型,从而预测阀门的疲劳寿命。相比于经验公式法,这种方法考虑了更多实际工况因素,预测结果更加精确。但是它仍存在一些局限性,如无法准确反映实际使用过程中的动态载荷效应。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法、介质及系统，能够解决现有技术存在无法准确反映实际使用条件下的复杂载荷状态，无法准确反映实际使用过程中的动态载荷效应，导致预测结果存在较大偏差的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术的第一方面提供一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其中，包括以下步骤：
4、s10、构建有限元模型:建立包含喷淋系统阀门结构的三维有限元模型,将阀门材料属性、载荷条件纳入模型中；
5、s20、应力分析:根据三维有限元模型,计算阀门的薄弱区域,并对薄弱区域进行应力分析,获得阀门在使用过程中的应力状态；
6、s30、建立基本寿命预测模型:基于阀门在使用过程中的应力状态,结合材料疲劳理论,建立应力-寿命关系模型；
7、s40、阀门使用历史分析:收集包含阀门使用频率、工作压力的历史数据,分析阀门使用过程中的实际载荷情况；
8、s50、模型第一次修正:将阀门使用历史分析得到的实际载荷情况纳入应力-寿命关系模型中,得到修正后的应力-寿命模型，记为第一修正模型；
9、s60、阀门振动分析:获取阀门出口外壁振动传感器采集的振动数据,以及阀门入口外壁振动发生器的原始振动数据；
10、s70、固有频率分析:根据振动数据和原始振动数据计算阀门结构的实际固有频率,并与三维有限元模型计算的固有频率进行对比分析,识别潜在的共振频率，结合应力分析和固有频率分析的结果,评估振动对阀门疲劳寿命的影响；
11、s80、模型第二次修正:基于使用历史分析、振动分析的结果,对所述第一修正模型进行修正，得到第二修正模型；
12、s90、阀门寿命预测:基于所述第二修正模型，计算得到优化的阀门疲劳寿命预测值,作为阀门的预测寿命。
13、其中，所述模型的材料属性参数包括:弹性模量、泊松比、密度；所述载荷条件包括阀门开闭时的流体压力和流量变化、阀门启闭过程中的动态载荷。
14、所述步骤s10具体是：首先,利用计算机辅助设计软件(cad)构建包含喷淋系统阀门结构的三维实体模型。在建立三维模型时,需要根据阀门的实际结构参数如尺寸、材料等信息进行精确建模。其次,将构建好的三维实体模型导入有限元分析软件中,建立有限元分析模型。在建立有限元分析模型时,需要为模型赋予合适的材料属性,如弹性模量、泊松比、密度等参数。同时,还需要根据阀门的工作条件设置恰当的边界条件和载荷条件。边界条件包括阀门固定部位的约束条件,载荷条件则包括阀门开闭时的流体压力和流量变化、以及阀门启闭过程中的动态载荷。通过以上步骤,就可以建立一个包含阀门结构、材料属性和工作载荷的三维有限元分析模型。
15、其中，所述根据三维有限元模型,计算阀门的薄弱区域的步骤，具体是：对所述三维有限元分析模型进行静力学分析,计算阀门在工作状态下的应力分布，选择应力集中区域为薄弱区域。
16、所述步骤s20具体是：首先,利用有限元分析软件对步骤s10建立的三维有限元分析模型进行静力学分析,计算阀门在工作状态下的应力分布。通过应力分析,可以确定阀门的薄弱区域,即应力集中区域。其次,针对这些薄弱区域,进一步采用有限元分析对其应力状态进行细致计算和分析。这一步的目的是获得阀门在使用过程中的详细应力状态,为后续的寿命预测奠定基础。在进行应力分析时,需要根据阀门的工作条件设置恰当的载荷边界条件,以确保分析结果反映了实际工作状态下的应力情况。
17、其中，所述应力-寿命关系模型采用s-n曲线模型或应变-寿命模型或应力强度因子-寿命模型。
18、所述步骤s30具体是：首先,根据材料疲劳理论,建立应力-寿命关系模型。材料疲劳理论描述了材料在循环载荷作用下发生疲劳破坏的过程,常用的模型有:s-n曲线模型、应变-寿命模型、应力强度因子-寿命模型等。选择合适的材料疲劳理论模型并确定相关参数,就可以建立阀门材料在应力作用下的寿命预测模型。其次,将步骤s20中获得的阀门使用过程中的应力状态数据输入到所建立的应力-寿命关系模型中,就可以预测阀门的基本疲劳寿命。这个步骤的目的是建立一个初步的阀门寿命预测模型,为后续的模型修正和优化提供基础。
19、其中，模型第一次修正采用的方法为数值优化算法。
20、所述步骤s50具体是：首先,将步骤s40中分析得到的阀门实际使用载荷情况,如开闭频率、工作压力范围等,输入到步骤s30建立的应力-寿命关系模型中。然后,利用数值优化算法对模型参数进行校正和优化,使模型预测结果更好地匹配实际使用情况。这种基于实际使用数据对模型进行修正的过程,可以得到一个更加准确的应力-寿命预测模型,记为第一修正模型。这一步的目的是弥补步骤s30中理想化假设可能导致的偏差,提高寿命预测的准确性。
21、其中，对于阀门出口外壁振动传感器采集的振动数据,还需要进行包括滤波、增强的预处理。
22、所述步骤s60，具体是：首先,在阀门出口外壁上安装振动传感器,采集阀门在工作过程中的实际振动数据。同时,在阀门进口外壁上安装振动发生器,输入已知的原始振动信号。通过对比阀门出口处测得的振动数据和输入的原始振动信号,可以分析阀门结构在工作过程中的振动特性。振动数据反映了阀门在使用过程中所受到的动态载荷情况,这些动态载荷会对阀门的疲劳寿命产生影响,需要在寿命预测中予以考虑。
23、其中，对实际固有频率与三维有限元模型计算的固有频率进行对比分析的方法为余弦相似度对比分析。
24、所述步骤s70，具体是：首先,利用信号处理算法,如傅里叶变换、时频分析等,对步骤s60中采集的振动数据进行频域分析,提本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述模型的材料属性参数包括:弹性模量、泊松比、密度；所述载荷条件包括阀门开闭时的流体压力和流量变化、阀门启闭过程中的动态载荷。
3.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述根据三维有限元模型,计算阀门的薄弱区域的步骤，具体是：对所述三维有限元分析模型进行静力学分析,计算阀门在工作状态下的应力分布，选择应力集中区域为薄弱区域。
4.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述应力-寿命关系模型采用S-N曲线模型或应变-寿命模型或应力强度因子-寿命模型。
5.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，模型第一次修正采用的方法为数值优化算法。
6.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，对于阀门出口外壁振动传感器采集的振动数据,还需要进行包括滤波、增强的预处理。
7.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，对实际固有频率与三维有限元模型计算的固有频率进行对比分析的方法为余弦相似度对比分析。
8.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述三维有限元模型网格划分采用四面体单元。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行权利要求1-8任一项所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法。
10.一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测系统，其特征在于，包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。
...
【技术特征摘要】
1.一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述模型的材料属性参数包括:弹性模量、泊松比、密度；所述载荷条件包括阀门开闭时的流体压力和流量变化、阀门启闭过程中的动态载荷。
3.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述根据三维有限元模型,计算阀门的薄弱区域的步骤，具体是：对所述三维有限元分析模型进行静力学分析,计算阀门在工作状态下的应力分布，选择应力集中区域为薄弱区域。
4.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，所述应力-寿命关系模型采用s-n曲线模型或应变-寿命模型或应力强度因子-寿命模型。
5.根据权利要求1所述的一种仓库用喷淋系统阀门寿命检测方法，其特征在于，模型第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建伟，王言，刘亚辉，陈扬，王瀚明，刁翔宇，赵岩，于华超，
申请(专利权)人：中建安装集团黄河建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。