如何快速有效实现在役流动式升降车臂架结构疲劳剩余寿命估算,预防灾难性事故发生??   中山横栏升降车出租
来源: admin   发布时间: 2017-11-21   1557 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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     如何快速有效实现在役流动式升降车臂架结构疲劳剩余寿命估算,预防灾难性事故发生??   中山横栏升降车出租, 中山横栏升降车, 升降车出租  保证其使用过程中的安全性,关键在于能否获取符合实际工况的载荷谱。而流动式升降车工作载荷在时空上间歇、循环的随机性,导致实测载荷的随机性以及试验条件的局限性,使得大规模的载荷谱试验难以实施。为此提出“采集+统计/预测”的方式,以数理统计技术(选取常用的概率分布模型进行分布拟合及拟合优度检验)或新型智能优化算法的人工智能预测技术为理论基础,通过对小样本实测载荷谱进行预测扩展来获取流动式升降车的随机或当量载荷谱。  流动式升降车载荷谱获取方法主要由4部分组成,即特征参数、有限样本、样本扩展及载荷谱检验。特征参数:以断裂力学及升降车金属结构理论为基础,推导影响流动式升降车臂架结构疲劳剩余寿命的载荷谱特征参数。有限样本:根据流动式升降车的实际载荷特点、服役工况、损伤情况,通过跟踪、记录、统计获取小样本的实测载荷谱(在实测载荷谱难以获得的情况下,可根据流动式升降车的典型工况、额定起重量表、起升高度曲线、典型工况下的载荷组合获取小样本的计算载荷谱)。样本扩展:通过数理统计技术(选取常用的6种概率分布模型进行分布拟合,结合AIC准则进行拟合优度检验)或人工智能预测技术(如BP神经网络、支持向量机、相关向量机以及采用新型智能优化算法改进的支持向量机或相关向量机等)对有限样本进行扩展,得到对应的随机载荷谱或当量载荷谱。载荷谱检验:经起升高度曲线、额定起重量表和额定起重力。




    载荷谱特征参数,  流动式升降车载荷谱是指流动式升降车在实际服役工况下,臂架结构所受载荷与对应工况下该载荷出现累计频次的关系图谱。影响流动式升降车臂架结构疲劳裂纹扩展的因素包括材料、初始裂纹长度、应力水平、平均应力或应力比、加载频率、腐蚀环境等。因此,通过结构应力特性分析,确定影响应力特性的载荷谱特征参数。以断裂力学和升降车金属结构设计理论为理论依据,确定载荷谱的特征参数。在多轴复杂应力状况下,疲劳裂纹通常在应力三维度最大的位置产生,裂纹产生面为剪应力幅最大的平面,而裂纹扩展方向为第一主应力(即最大拉应力)的垂直方向,因此需将危险点(即检测点)的正应力及切应力转换成第一主应力。由二项应力状态转化公式可知,危险点的第一主应力为:为危险点的第一主应力,单位为MPa;危险点的正应力;危险点的切应力,单位为MPa,危险点位于翼缘板y,当危险点位于腹板f。由流动式升降车臂架结构受力情况可知,危险点的正应力为,A为臂架结构危险点所处截面(即危险截面)的面积,单位为mm2;xM、yM为危险截面的弯矩;x、y为危险点距截面弯心的距离;N为臂架所受的轴向力;ExN、EyN为臂架在变幅平面或回转平面的临界力;xI、yI为危险点所处截面的惯性矩。危险截面处翼缘板及腹板上的切应力为,y、f分别为危险截面翼缘板、腹板上的切应力,单位为MPa;yP、xP分别为变幅平面或回转平面的外力;b、h分别为翼缘板和腹板的宽度;翼缘板和腹板的厚度,单位为mm;0A为翼缘板和腹板的板厚中线所包围的面积000hbA;  nT为由物品偏摆引起的使臂架承受的扭矩,1TeFTn;1e为臂架顶端定滑轮与臂架轴线的偏心51距,单位为mm。




     Lc为臂架工作时的换算总长度,L为臂架工作长度,z为变幅液压缸支点与臂架下铰点之间的距离,单位为mm;oyf为由yP、LxM和各节臂架对臂端产生的基本动位移,单位为mm;oxf为由xP和各节臂架对臂端产生的基本动位移,单位为mm;LxM为臂架的附加弯矩。起升动载系数;起升冲击系数;起重量,吊具质量,臂架自身质量;起升绳与臂架轴线的夹角;起升滑轮组的倍率,臂架的变幅角。物品的偏摆角,即起升绳的偏摆角;臂架质心处的切线加速度。2e为臂架顶端导向滑轮与臂架轴线的偏心距,单位为mm。起重量mQ、臂架工作长L、工作幅度SaLcos,三者中任意一项增大都会导致弯矩xM、yM增大,进而导致增大,最终使1增大。由此可得,影响危险点处应力特性的载荷谱特征参数为:起重量、不同工况下臂架工作长度和工作幅度。



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    载荷谱有限样本获取小样本实测载荷谱中,特征参数的获取方法。根据载荷谱特征参数数据样本,统计臂架结构所受载荷与其对应工况下该载荷出现累计频次,从而形成小样本的实测载荷谱。当小样本实测载荷谱难以获得时,可根据流动式升降车的典型工况、额定起重量表、起升高度曲线、典型工况下的载荷组合获取小样本的计算载荷谱。




   载荷谱有限样本扩展,  随机载荷谱的获取方法由于流动式升降车广泛应用于建筑工地、港口、码头等不同作业场合。因此,对于不同的作业场所,其载荷谱中特征参数的分布具有很大的差异性,载荷谱也具有本质性的差别。为获取符合工程实际的载荷谱扩展样本,需对小样本实测载荷谱中的特征参数进行分布拟合和拟合优度检验,找到能够刻画载荷谱特征参数的最佳概率分布模型。




   小样本实测载荷谱中特征参数的数据处理:  1)分布拟合在检验结果无法预知的情况下,选取常用的6种概率分布模型(正态分布),(2N、对数正态分布),(2nL、伽玛分布Γ(α,λ)、指数分布pE、两参数威布尔分布mW,(和三参数威布尔分布mW)对获取的关键参数数据样本进行概率分布拟合。以6种概率分布模型的密度函数为基础,采用极大似然法,求得概率分布模型参数的估计值。伽马分布Γ(α,λ)和两参数威布尔分布mW中,极大似然估计参数无法显示表示,需采用数值迭代解法进行求解。相对于其它概率分布模型而言,三参数威布尔分布mW的参数估计过于复杂。针对此问题,国内学者做了许多研究,并提出了许多方法,如图参估计法, 极大似然估计法、矩估计法、相关系数优化法及概率加权矩法等。极大似然估计法作为一种有效且通用的参数估计法,计算精度高,但十分复杂,需要采用迭代法求解三个超越方程组成的方程组。本文利用降阶的原理,将三元方程组转换为关于位置参数𝛾的一元方程,结合二分法求解𝛾。在此基础上,通过两参数威布尔分布极大似然估计法确定形状参数m和尺度参数。三参数威布尔分布mW的密度函数为:构造似然函数,



  




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