本發(fā)明涉及土木工程鋼結(jié)構(gòu)疲勞研究，尤其是涉及一種基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、目前，工業(yè)建筑中的鋼結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境下承受疲勞荷載，面臨著可靠性、生產(chǎn)安全性和維護(hù)便捷性等方面的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。疲勞損傷可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)部分或完全失效，微小裂紋隨著時(shí)間推移可能會(huì)擴(kuò)展，從而削弱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，增加失效風(fēng)險(xiǎn)。這種損傷進(jìn)展通常是漸進(jìn)的，初期可能沒有明顯的外部表現(xiàn)。一旦發(fā)生疲勞破壞，修復(fù)和更換受損部件的費(fèi)用極高。

2、傳統(tǒng)的視覺檢查或簡(jiǎn)單檢測(cè)方法通常難以發(fā)現(xiàn)疲勞損傷，因?yàn)檫@些損傷往往是在長(zhǎng)期荷載作用下逐漸產(chǎn)生的。由于疲勞的特性，損傷可能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)逐步加劇，這對(duì)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)提出了挑戰(zhàn)。因此，找到一種損傷識(shí)別能力突出且操作高效便捷的疲勞監(jiān)測(cè)方法顯得尤為重要。

3、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法。聲發(fā)射技術(shù)具有高靈敏度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和非破壞性的特點(diǎn)，傳感器布置簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)便于分析，適合于大型結(jié)構(gòu)的疲勞損傷監(jiān)測(cè)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

4、s10：根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)吊車梁承受天車生產(chǎn)造成的疲勞荷載時(shí)金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，在潛在疲勞裂紋萌生位置布置應(yīng)變傳感器和聲發(fā)射傳感器；

5、s20：激發(fā)傳感器時(shí)，同步記錄潛在疲勞裂紋萌生位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)和聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)；

6、s30：使用應(yīng)變數(shù)據(jù)判斷天車所處的工作狀態(tài)和吊重，確定鋼吊車梁的一個(gè)特定生產(chǎn)荷載下的完整疲勞加載循環(huán)的時(shí)間范圍；

7、s40：計(jì)算得到吊車梁所用鋼材斷裂頻段內(nèi)聲發(fā)射信號(hào)的小波包分解系數(shù)的能量；

8、s50：在長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，選取疲勞荷載下的聲發(fā)射信號(hào)的小波包分解系數(shù)的能量，通過(guò)判斷小波包分解系數(shù)的能量是否增長(zhǎng)來(lái)確定疲勞損傷的發(fā)展。

9、進(jìn)一步，步驟s10中通過(guò)預(yù)先的有限元受力計(jì)算分析或工程設(shè)計(jì)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，確定鋼吊車梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位，以確定潛在的裂紋萌生位置。

10、進(jìn)一步，所述步驟s20包括：

11、s201：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集具備主動(dòng)的開啟和關(guān)閉的控制功能；

12、s202：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要準(zhǔn)確的時(shí)間同步，確保系統(tǒng)中所有組件和設(shè)備在同一時(shí)間基礎(chǔ)上運(yùn)行。

13、進(jìn)一步，步驟s30中天車的應(yīng)變數(shù)據(jù)記錄的疲勞荷載對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)荷載類別包括：

14、s301：天車空載，行駛經(jīng)過(guò)吊車梁導(dǎo)致的疲勞荷載；

15、s302：天車承載，行駛經(jīng)過(guò)吊車梁導(dǎo)致的疲勞荷載，并根據(jù)應(yīng)變數(shù)值以區(qū)分出天車吊起不同大小和荷載的情況；

16、s303：天車原地不動(dòng)，在吊車梁上裝載和卸載導(dǎo)致的疲勞荷載。

17、進(jìn)一步，所述步驟s40包括：

18、s401：根據(jù)鋼吊車梁所用的材料斷裂特性，確定其斷裂的聲音頻率范圍；

19、s402：根據(jù)材料的斷裂聲音頻率范圍，用小波包分解法濾除低于范圍下限的環(huán)境聲音噪聲信號(hào)成分，以及高于上限的能量微弱的信號(hào)成分。

20、進(jìn)一步：所述步驟s50中：

21、s501：聲發(fā)射監(jiān)測(cè)信號(hào)的截取，應(yīng)該完整的對(duì)應(yīng)一次疲勞荷載的時(shí)間歷程；

22、s502：在經(jīng)歷了若干次的疲勞循環(huán)荷載后，鋼吊車梁的疲勞損傷累積增長(zhǎng)，在不同時(shí)期下用于判斷損傷發(fā)展的聲發(fā)射信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的疲勞荷載應(yīng)相同。

23、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

24、本發(fā)明提出的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)布置應(yīng)變傳感器定位疲勞荷載的加載時(shí)刻，采用聲發(fā)射信號(hào)對(duì)生產(chǎn)荷載激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)破壞性的疲勞損傷檢測(cè)，對(duì)鋼吊車梁的疲勞損傷進(jìn)行高靈敏度的識(shí)別和數(shù)字化的記錄，大大提高了疲勞損傷監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和高效性。工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)一般具有固定的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致的疲勞荷載具有高度的相似性。采用生產(chǎn)荷載本身作為損傷監(jiān)測(cè)的激勵(lì)荷載，不僅不會(huì)影響工業(yè)建筑的正常運(yùn)行，而且能夠收集得到實(shí)際服役過(guò)程中的疲勞荷載作用下的聲發(fā)射信號(hào)，為準(zhǔn)確判斷疲勞損傷提供了真實(shí)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)至少包括如下一個(gè)或多個(gè)：

25、（1）本發(fā)明提出的損傷監(jiān)測(cè)方法基于應(yīng)變傳感器和聲發(fā)射傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，屬于無(wú)損監(jiān)測(cè)方法，對(duì)鋼吊車梁不會(huì)造成破壞性的影響；

26、（2）本發(fā)明提出的損傷監(jiān)測(cè)的激勵(lì)荷載為生產(chǎn)荷載，不會(huì)影響工業(yè)建筑的正常生產(chǎn)，且受到生產(chǎn)工藝的約束，大量相同的生產(chǎn)荷載為不同時(shí)期損傷的比較和發(fā)展判斷提供了縱向比對(duì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

27、（3）本發(fā)明所采用的傳感器體積小巧，安裝簡(jiǎn)便，且常見且價(jià)格低廉，成本較低，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用；

28、（4）本發(fā)明的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于工業(yè)建筑在正常服役過(guò)程中的實(shí)際響應(yīng)，利用實(shí)際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)能更真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)。

29、應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明任一實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)并不意味要同時(shí)具備或達(dá)到上述有益效果的多個(gè)或全部。

技術(shù)特征：

1.一種基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟s20包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟s30中天車的應(yīng)變數(shù)據(jù)記錄的疲勞荷載對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)荷載類別包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟s40包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s50中：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于天車生產(chǎn)荷載激勵(lì)的鋼吊車梁疲勞損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，包括：根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)吊車梁承受天車生產(chǎn)造成的疲勞荷載時(shí)金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，在潛在疲勞裂紋萌生位置布置應(yīng)變傳感器和聲發(fā)射傳感器；激發(fā)傳感器時(shí)，同步記錄潛在疲勞裂紋萌生位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)和聲發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)；使用應(yīng)變數(shù)據(jù)判斷天車所處的工作狀態(tài)和吊重，確定鋼吊車梁的一個(gè)特定生產(chǎn)荷載下的完整疲勞加載循環(huán)的時(shí)間范圍；計(jì)算得到吊車梁所用鋼材斷裂頻段內(nèi)聲發(fā)射信號(hào)的小波包分解系數(shù)的能量；通過(guò)判斷小波包分解系數(shù)的能量是否增長(zhǎng)來(lái)確定疲勞損傷的發(fā)展。本發(fā)明做到了疲勞損傷的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，為鋼結(jié)構(gòu)吊車梁的安全使用提供了有力的預(yù)警措施。

技術(shù)研發(fā)人員：楊東磊,任志寬,常好誦,劉曉剛,傅彥青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶建筑研究總院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2