專利名稱：桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高聳結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，特別涉及桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
桅桿結(jié)構(gòu)是一種通訊工程中傳輸信息常用的載體的支撐結(jié)構(gòu)型式，在實(shí)際應(yīng)用過(guò) 程中，所述桅桿結(jié)構(gòu)會(huì)受到風(fēng)力的長(zhǎng)期作用，這種風(fēng)力的動(dòng)力荷載將引起桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié) 點(diǎn)子結(jié)構(gòu)累積疲勞裂紋的萌生，甚至造成桅桿結(jié)構(gòu)的斷裂倒塌?？紤]到累積疲勞裂紋的萌 生是一種累積效應(yīng)，桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)在累計(jì)疲勞裂紋萌生之前的整個(gè)時(shí)間段內(nèi)是 沒(méi)有任何征兆的，因此無(wú)法知道何時(shí)會(huì)產(chǎn)生累計(jì)疲勞裂紋，無(wú)法對(duì)累計(jì)疲勞裂紋(一種累 積疲勞損傷)進(jìn)行預(yù)警與及時(shí)修復(fù)。因此，有必要提供一種桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)來(lái) 克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系 統(tǒng)，能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)完好時(shí)，及時(shí)地告知用戶桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)危險(xiǎn) 點(diǎn)位置的累積疲勞的程度及離累積疲勞裂紋萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種桅桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲 勞裂紋自診斷系統(tǒng)，包括位移測(cè)量?jī)x、拉索索力確定模塊、焊接殘余應(yīng)力確定模塊、拉耳子 結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊以及人機(jī)交互界面。所述位移 測(cè)量?jī)x位于鄰近桅桿結(jié)構(gòu)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響 應(yīng)；所述拉索索力確定模塊與所述位移測(cè)量?jī)x連接，用于根據(jù)所述位移測(cè)量?jī)x測(cè)量的桅桿 結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)以及各根拉索的等效非線性彈簧系數(shù)確定 桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)；所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊用于確定桅桿結(jié)構(gòu)拉 耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎桿焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)；所述拉 耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊與所述拉索索力確定模塊以及所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊 連接，用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的彈塑性，將所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊確 定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)與所述拉索索力確定模塊確定 的桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)進(jìn)行迭加，確定焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力 場(chǎng)；所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊與所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)獲取模塊連接，用 于根據(jù)所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)并 依據(jù)累積疲勞裂紋萌生的臨界面法，確定桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的累 積疲勞程度；根據(jù)所述最危險(xiǎn)點(diǎn)的累積疲勞程度分析所述桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)焊縫位 置最危險(xiǎn)點(diǎn)與累積疲勞裂紋萌生之間的差距，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警；所述人機(jī)交互界 面與所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊連接，用于向用戶顯示所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊分析的結(jié)果。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括聲發(fā)射傳感器、應(yīng)變傳感器、疲勞裂紋 擴(kuò)展確定模塊以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊。所述聲發(fā)射傳感器位于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié) 點(diǎn)子結(jié)構(gòu)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的初始裂紋走向數(shù)據(jù)；所述應(yīng)變傳感器位 于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng) 力；所述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊與所述聲發(fā)射傳感器以及所述應(yīng)變傳感器連接，用于根據(jù) 所述聲發(fā)射傳感器測(cè)量的初始裂紋走向數(shù)據(jù)及所述應(yīng)變傳感器測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力，基于 裂紋長(zhǎng)度與關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力關(guān)系模式庫(kù)以及模糊模式識(shí)別方法，確定對(duì)應(yīng)于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn) 子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度；所述極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊與所述疲勞裂 紋擴(kuò)展確定模塊以及所述人機(jī)交互界面連接，用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的斷 裂韌性獲取極限斷裂裂紋長(zhǎng)度，根據(jù)所述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊確定的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度以及 所述極限斷裂裂紋長(zhǎng)度分析桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋與裂紋斷裂之間的差距， 并將分析的結(jié)果發(fā)送至所述人機(jī)交互界面顯示。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)與所述位移測(cè)量 儀、拉索索力確定模塊、聲發(fā)射傳感器、應(yīng)變傳感器以及疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊連接，用于 存儲(chǔ)所述位移測(cè)量?jī)x測(cè)量的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)以及所述聲發(fā)射傳感器測(cè)量的初始裂 紋走向數(shù)據(jù)及所述應(yīng)變傳感器測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊包括焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算 子模塊、焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊以及部分消除焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)確定子模塊。所述焊 接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿結(jié)構(gòu)豎桿焊接的施 工工藝參數(shù)、焊接源的溫度、桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的熱塑性參數(shù)和熱線膨脹系數(shù)， 按施工次序計(jì)算桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎桿焊縫處的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)；所述焊 縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊與所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊連接，用于根據(jù)所述焊接殘 余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊計(jì)算的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)以及基于等效應(yīng)力最大原則確定焊縫位置最 危險(xiǎn)點(diǎn)；所述部分消除焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)確定子模塊與所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊以 及所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊連接，用于根據(jù)所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊 確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)并按施工工藝中消除焊接殘余應(yīng)力的工序，確定焊縫位置最危險(xiǎn) 點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng) 能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)完好時(shí)，通過(guò)位移測(cè)量?jī)x、拉索索力確定模塊、焊接殘余應(yīng)力 確定模塊、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊及時(shí)地告知 用戶桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)位置的累積疲勞的程度及離累積疲勞裂紋(一種累 積疲勞損傷)萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警。另外，本系統(tǒng)在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)累積疲勞裂紋已出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)聲發(fā)射傳 感器、應(yīng)變傳感器、疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊及時(shí)告知累 積疲勞裂紋擴(kuò)展的程度及離斷裂(另一種累積疲勞損傷)還有多遠(yuǎn)，進(jìn)而及時(shí)修復(fù)，保證桅 桿結(jié)構(gòu)的安全。通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明 的實(shí)施例。


圖1為本發(fā)明桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖Ia為圖1所示桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)中焊接殘余應(yīng)力確定模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。圖1為本發(fā)明桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)第一個(gè)實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系 統(tǒng)包括位移測(cè)量?jī)x110、數(shù)據(jù)庫(kù)120、拉索索力確定模塊130、焊接殘余應(yīng)力確定模塊140、拉 耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160以及人機(jī)交互界 面 170。所述位移測(cè)量?jī)x110位于鄰近桅桿結(jié)構(gòu)處，用于根據(jù)照片圖像識(shí)別原理測(cè)量桅桿 結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)。在本實(shí)施例中，所述位移測(cè)量?jī)x110為基 于圖像處理技術(shù)(CCD)的位移測(cè)量?jī)x。所述數(shù)據(jù)庫(kù)120存儲(chǔ)所述位移測(cè)量?jī)x110測(cè)量的桅 桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)。所述拉索索力確定模塊130與所數(shù)據(jù)庫(kù)120連接，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)120中存 儲(chǔ)的桅桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)以及各根拉索的等效非線性彈簧 系數(shù)確定桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)。具體地，所述拉索索力確定模塊130將 所述桅桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)(水平位移)分解得到拉索方向上 的分位移，將所述拉索方向上的分位移乘以各根拉索的等效非線性彈簧系數(shù)得到桅桿結(jié)構(gòu) 各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)(其中計(jì)入拉索的預(yù)張力)。所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊140用于確定桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎 桿焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)。其中，所述焊接殘余應(yīng)力確定模 塊140包括焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊142、焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊143以及部分消 除焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)確定子模塊144。所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊142用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅 桿結(jié)構(gòu)豎桿焊接的施工工藝參數(shù)、焊接源的溫度、桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的熱塑性 參數(shù)和熱線膨脹系數(shù)，按施工次序計(jì)算桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎桿焊縫處的焊 接殘余應(yīng)力場(chǎng)。所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊143與所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊142連 接，用于根據(jù)所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊計(jì)算的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)以及基于等效應(yīng)力最 大原則確定焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)。所述部分消除焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)確定子模塊144與所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子 模塊143以及所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150連接，用于根據(jù)所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)并按施工工藝中消除焊接殘余應(yīng)力的工序，確定 焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)。所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)是多維的。所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150與所述拉索索力確定模塊130以及所述 焊接殘余應(yīng)力確定模塊140連接，用于基于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的彈塑性，將所 述焊接殘余應(yīng)力確定模塊140確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力 場(chǎng)作為初始應(yīng)力場(chǎng)，迭加上拉索索力確定模塊130確定的桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí) 程響應(yīng)，從而獲取焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材 料的彈塑性，若焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)超過(guò)屈服應(yīng)變狀態(tài)，則在考慮桅桿結(jié)構(gòu)拉耳 節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的彈塑性的情況下計(jì)算焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)。所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160與所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150連接，用于根據(jù)所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150獲取的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn) 的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)并依據(jù)累積疲勞裂紋萌生的臨界面法，確定桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)最危 險(xiǎn)點(diǎn)的累積疲勞程度；根據(jù)所述最危險(xiǎn)點(diǎn)的累積疲勞程度分析所述桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié) 構(gòu)焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)離累積疲勞裂紋萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警。其中，所述 累積疲勞裂紋萌生的臨界面法具體為搜索最危險(xiǎn)點(diǎn)疲勞裂紋最可能出現(xiàn)的的臨界面《最 大剪應(yīng)變平面》，按雙重雨流計(jì)數(shù)法計(jì)算臨界面上等效應(yīng)變的循環(huán)幅值，按多軸應(yīng)變疲勞壽 命Manson-Conffin公式確定各幅值對(duì)應(yīng)的疲勞壽命，依Miner線性累積損傷理論計(jì)算等效 應(yīng)變的循環(huán)幅值對(duì)應(yīng)的疲勞損傷程度。所述人機(jī)交互界面170與所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160連接，用于向 用戶顯示所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160分析的結(jié)果。由上可以看出，本實(shí)施例桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng) 能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)完好時(shí)，通過(guò)位移測(cè)量?jī)x110、數(shù)據(jù)庫(kù)120、拉索索力確定模 塊130、焊接殘余應(yīng)力確定模塊140、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150、疲勞裂紋萌生程 度實(shí)時(shí)分析模塊160及時(shí)地告知用戶桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)位置的累積疲勞的 程度及離累積疲勞裂紋萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警。圖2為本發(fā)明桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)第二個(gè)實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，所述桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系 統(tǒng)包括位移測(cè)量?jī)x110、拉索索力確定模塊130、焊接殘余應(yīng)力確定模塊140、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng) 致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160、人機(jī)交互界面170、聲發(fā)射傳 感器210、應(yīng)變傳感器220、疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊230以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊 240。與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例的位移測(cè)量?jī)x110、拉索索力確定模塊130、焊接殘余應(yīng)力 確定模塊140、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊160、 人機(jī)交互界面170的連接關(guān)系和功能均與上述實(shí)施例一相同，因此下面僅說(shuō)明聲發(fā)射傳感 器210、應(yīng)變傳感器220、疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊230以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊 240。所述聲發(fā)射傳感器210，位于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳 節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的初始裂紋走向數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)庫(kù)120存儲(chǔ)所述聲發(fā)射傳感器210測(cè)量的桅桿 結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的初始裂紋走向數(shù)據(jù)。所述應(yīng)變傳感器220位于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力。所述數(shù)據(jù)庫(kù)120存儲(chǔ)所述應(yīng)變傳感器220測(cè)量的桅桿 結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力。所述桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)為人為選擇 的拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)上對(duì)裂紋擴(kuò)展比較敏感的位置點(diǎn)。所述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊230與所述數(shù)據(jù)庫(kù)120連接，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)120 存儲(chǔ)的初始裂紋走向數(shù)據(jù)及關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力，基于裂紋長(zhǎng)度與關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力關(guān)系模式庫(kù)以及模 糊模式識(shí)別方法，確定對(duì)應(yīng)于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度。所述極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊240與所述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊230連接， 用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的斷裂韌性獲取極限斷裂裂紋長(zhǎng)度，根據(jù)所述疲勞 裂紋擴(kuò)展確定模塊230確定的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度以及所述極限斷裂裂紋長(zhǎng)度分析桅桿結(jié)構(gòu)拉 耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋離斷裂有多遠(yuǎn)，并將分析的結(jié)果發(fā)送至所述人機(jī)交互界面170顯
7J\ ο由上可知，本實(shí)施例桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)不僅 能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)完好時(shí)，通過(guò)位移測(cè)量?jī)x110、拉索索力確定模塊130、焊接 殘余應(yīng)力確定模塊140、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊150、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析 模塊160及時(shí)地告知用戶桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)位置的累積疲勞的程度及離累 積疲勞裂紋萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警，同時(shí)能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu) 累積疲勞裂紋已出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)聲發(fā)射傳感器210、應(yīng)變傳感器220、疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊 230以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊240及時(shí)告知累積疲勞裂紋擴(kuò)展的程度及離斷裂還 有多遠(yuǎn)，進(jìn)而及時(shí)修復(fù)，保證桅桿結(jié)構(gòu)的安全。以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施 例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求
一種桅桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括位移測(cè)量?jī)x，位于鄰近桅桿結(jié)構(gòu)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)；拉索索力確定模塊，與所述位移測(cè)量?jī)x連接，用于根據(jù)所述位移測(cè)量?jī)x測(cè)量的桅桿結(jié)構(gòu)拉索所在節(jié)點(diǎn)層的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)以及各根拉索的等效非線性彈簧系數(shù)確定桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)；焊接殘余應(yīng)力確定模塊，用于確定桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎桿焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)；拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊，與所述拉索索力確定模塊以及所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊連接，用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的彈塑性，將所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng)部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)與所述拉索索力確定模塊確定的桅桿結(jié)構(gòu)各根拉索的瞬時(shí)索力時(shí)程響應(yīng)進(jìn)行迭加，確定焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)；疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊，與所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊連接，用于根據(jù)所述拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊確定的焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的風(fēng)致動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)并依據(jù)累積疲勞裂紋萌生的臨界面法，確定桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)的累積疲勞程度；根據(jù)所述最危險(xiǎn)點(diǎn)的累積疲勞程度分析桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)與累積疲勞裂紋萌生之間的差距，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警；以及人機(jī)交互界面，與所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊連接，用于向用戶顯示所述疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊分析的結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的桅桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)， 其特征在于，還包括聲發(fā)射傳感器，位于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu) 的初始裂紋走向數(shù)據(jù)；應(yīng)變傳感器，位于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)處，用于測(cè)量桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn) 子結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力；疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊，與所述聲發(fā)射傳感器以及所述應(yīng)變傳感器連接，用于根據(jù)所 述聲發(fā)射傳感器測(cè)量的初始裂紋走向數(shù)據(jù)及所述應(yīng)變傳感器測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力，基于裂 紋長(zhǎng)度與關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力關(guān)系模式庫(kù)以及模糊模式識(shí)別方法，確定對(duì)應(yīng)于桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子 結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度；以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊，與所述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊以及所述人機(jī)交互界面 連接，用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的斷裂韌性獲取極限斷裂裂紋長(zhǎng)度，根據(jù)所 述疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊確定的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度以及所述極限斷裂裂紋長(zhǎng)度分析桅桿結(jié)構(gòu) 拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋與裂紋斷裂之間的差距，并將分析的結(jié)果發(fā)送至所述人機(jī)交互 界面顯示。
3.如權(quán)利要求2所述的桅桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)， 其特征在于，還包括數(shù)據(jù)庫(kù)，與所述位移測(cè)量?jī)x、拉索索力確定模塊、聲發(fā)射傳感器、應(yīng)變傳感器以及疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊連接，用于存儲(chǔ)所述位移測(cè)量?jī)x測(cè)量的瞬時(shí)風(fēng)致位移時(shí)程響應(yīng)以及所述 聲發(fā)射傳感器測(cè)量的初始裂紋走向數(shù)據(jù)及所述應(yīng)變傳感器測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求1所述的桅桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)， 其特征在于，所述焊接殘余應(yīng)力確定模塊包括焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊，用于根據(jù)桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿結(jié)構(gòu)豎桿 焊接的施工工藝參數(shù)、焊接源的溫度、桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)材料的熱塑性參數(shù)和熱線 膨脹系數(shù)，按施工次序計(jì)算桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)與主桅桿豎桿焊縫處的焊接殘余應(yīng)力 場(chǎng)；焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊，與所述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊連接，用于根據(jù)所 述焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算子模塊計(jì)算的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)以及基于等效應(yīng)力最大原則確定焊 縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)；部分消除焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)確定子模塊，與所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊以及所述 拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊連接，用于根據(jù)所述焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)確定子模塊確定的 焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)并按施工工藝中消除焊接殘余應(yīng)力的工序，確定焊縫位置最危險(xiǎn)點(diǎn)處經(jīng) 部分消除后的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)風(fēng)致累積疲勞損傷自診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位移測(cè)量?jī)x、拉索索力確定模塊、焊接殘余應(yīng)力確定模塊、拉耳子結(jié)構(gòu)風(fēng)致應(yīng)力場(chǎng)確定模塊、疲勞裂紋萌生程度實(shí)時(shí)分析模塊以及人機(jī)交互界面，能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)完好時(shí)，及時(shí)地告知用戶桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)位置的累積疲勞的程度及離累積疲勞裂紋萌生還有多遠(yuǎn)，對(duì)累積疲勞裂紋作出預(yù)警。另外，本系統(tǒng)還包括聲發(fā)射傳感器、應(yīng)變傳感器、疲勞裂紋擴(kuò)展確定模塊以及極限裂紋長(zhǎng)度和斷裂分析模塊，能在桅桿結(jié)構(gòu)拉耳節(jié)點(diǎn)子結(jié)構(gòu)累積疲勞裂紋已出現(xiàn)時(shí)，及時(shí)告知累積疲勞裂紋擴(kuò)展的程度及離斷裂還有多遠(yuǎn)，進(jìn)而及時(shí)修復(fù)，保證桅桿結(jié)構(gòu)的安全。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101825522SQ20101014134
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者查小鵬, 王文利, 瞿偉廉, 魯麗君 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)