一种起重机工作装置部件寿命评估的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械部件寿命评估方法，一种起重机工作装置部件寿命评估的方法。
【背景技术】
[0002]起重机械是必不可少的生产设备，在经济建设中，它起着不可或缺的重要作用。然而起重机械却是机械设备中隐藏危险因数最多、发生事故几率最大的特种设备，国内外每年都因起重设备、起重作业造成大量的财产损失和人身伤害事故。起重机械的工作装置，作为起重机的主要承力部件，由于工作条件恶劣，工作载荷多变，是起重机械中最易发生破坏，引起事故的部件。对其工作寿命进行评估，在工作装置疲劳破坏之前及时发出预警，对于预防起重机发生重大生产事故，避免人员和财产损失具有重要的意义。
[0003]起重机在长时间变应力的工作环境下，疲劳裂纹出现的概率最大。因此，现有的起重机工作装置的寿命评估方法，主要通过结构件的疲劳检测，如声发射法，磁粉探伤，X射线法等，及时发现起重机工作装置的裂纹等损伤，并在此基础上依据经验对起重机的剩余寿命进行评估。但是传统的起重机检验的过程繁琐，需要大量检测仪器设备，寿命评估依赖于个人经验，难以对起重机工作装置进行科学合理的寿命评估，具有。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种起重机工作装置寿命评估的方法。采用参数化有限元模块分析起重机工作装置部件在不同疲劳特征下变形情况，并提取部件特征区域的变形特征向量模板。比较工作装置部件变形前后的三维模型，获取部件在特征区域的变形向量。通过实际变形向量与变形特征向量模板匹配的方法，获得工作装置部件实际疲劳特征，最后采用有限元分析方法对起重机工作装置部件的寿命进行评估。从而达到快速、科学、低成本的起重机工作装置寿命评估的目的。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
与现有技术相比，本发明具有如下优点:
(I)采用参数化限元方法的获取起重机工作装置部件特征区域中不同疲劳特征下的变形特征向量，并以此构建特征区域的变形特征向量模板，可满足不同结构件分析的需求，适应性强。
[0006](2)采用变形特征向量匹配的方法，获取起重机工作装置部件的特征区域、裂纹位置和大小的信息。无需借助仪器探伤，具有低成本、效率高的优点。
【附图说明】
[0007]图1为本发明原理框图。
[0008]图2为起重机的工作装置部件特征区域参数化有限元模块工作流程图。
[0009]图3为工作装置部件实际变形特征获取模块工作流程图。
[0010]图4为变形特征匹配模块工作流程图。
[0011]图5为有限元寿命评估模块工作流程图。
[0012]图6为本发明具体实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0014]本发明提供一种起重机工作装置寿命评估的方法。如图1所示，该方法由起重机的工作装置部件特征区域参数化有限元模块，工作装置部件实际变形特征获取模块，变形特征匹配模块和有限元寿命评估模块组成。
[0015]起重机的工作装置部件特征区域参数化有限元模块用于获得该工作装置部件变形特征向量。参见图2，在工作装置部件特征区域参数化有限元模块中，结合部件的三维模型，建立特征区域的裂纹位置和大小的参数化有限元模型，参照起重机的实际工作情况建立载荷谱，利用有限元方法获取特征区域中一系列不同疲劳特征下的变形特征向量，并以此构建工作装置部件特征区域变形特征向量模板。
[0016]工作装置部件实际变形特征获取模块用于获取该工作装置部件实际变形特征向量。参见图3，在工作装置部件实际变形特征获取模块中，可由厂家的图纸、三维扫描或者测绘等方法，建立起重机工作装置部件的初始理想三维模型。在起重的使用过程中，通过定期采用测绘、或三维扫描等方法，建立起起重机工作装置部件的实际三维模型。部件的理想三维模型与实际三维模型进行配准可以利用铰点、端面等特征部位的匹配实现，从而获得部件特征区域的实际变形特征向量。
[0017]参见图4，在变形特征匹配模块中，将实际变形特征获取模块中部件特征区域的实际变形特征向量，与工作装置部件特征区域变形特征向量模板，进行变形特征匹配，并从匹配后变形特征向量中提取特征区域、裂纹位置和大小的信息。较佳的，可采用神经网络、支持向量机等匹配算法进行变形特征匹配。
[0018]参见图5，在有限元寿命评估模块中，结合的实际三维模型，利用变形特征匹配后所获得的特征区域、裂纹位置和大小的信息，重新利用模拟实际工况的载荷谱，采用有限元分析方法对起重机的工作装置部件的剩余寿命进行评估。从而达到到快速、科学、低成本的起重机工作装置寿命评估的目的。
[0019]本发明采用变形特征向量匹配的方法，获取起重机工作装置部件的特征区域、裂纹位置和大小的信息，并采用有限元方法进行寿命评估。该发明可满足不同结构件的寿命评估要求，无需仪器探伤，具有适应强、易实现、低成本、效率高的优点。满足周期性快速评估起重机工作装置部件寿命的要求。
[0020]参见图6，本发明采用参数化有限元分析方法建立特征区域的疲劳特征与变形特征向量的模板。接着通过起重机工作装置部件的实际三维模型与理想模型的差值，建立特征区域变形特征，将实际变形特征与模板进行特征匹配，从而获得特征区域的疲劳特征，最后结合载荷谱、疲劳特征和实际三维模型，采用有限元分析的方法评估起重机工作装置寿命。从而达到周期性快速评估起重机工作装置部件寿命的目的。
[0021]综上所述，本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种起重机工作装置部件寿命评估的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤S1:获取待测工作装置部件特征区域变形特征向量模板； 步骤S2:获取待测工作装置部件实际变形特征向量； 步骤S3:将步骤SI获得的特征区域变形特征向量模板及S2获得的实际变形特征向量进行变形特征匹配，并从匹配后的变形特征向量中提取特征区域、裂纹位置及大小； 步骤S4:结合待测工作装置部件的实际三维模型、步骤S3获得的特征区域、裂纹位置及大小与重新利用模拟实际工况的载荷谱，采用有限元分析方法评估待测工作装置部件的剩余寿命。2.根据权利要求1所述的起重机工作装置部件寿命评估的方法，其特征在于:所述步骤SI包括以下步骤:结合待测工作装置部件的三维模型，建立特征区域的裂纹位置及大小的参数化有限元模型，参照该起重机的实际工作情况建立载荷谱，利用有限元方法获取特征区域中不同疲劳特征下的变形特征向量，并以该变形特征向量构建待测工作装置部件特征区域变形特征向量模板。3.根据权利要求1所述的起重机工作装置部件寿命评估的方法，其特征在于:所述步骤S2包括以下步骤:通过厂家提供的图纸、三维扫描或者测绘建立该工作装置部件的理想三维模型；在该起重机的使用过程中，通过定期采用测绘或三维扫描方法建立起该工作装置部件的实际三维模型，利用铰点或端面对待测工作装置部件的理想三维模型与实际三维模型进行配准，从而获得待测工作装置部件特征区域的实际变形特征向量。4.根据权利要求1所述的起重机工作装置部件寿命评估的方法，其特征在于:所述步骤S3中变形特征向量及实际变形特征向量的变形特征匹配采用神经网络算法或支持向量机算法。
【专利摘要】本发明提供一种起重机工作装置部件寿命评估的方法，包括以下步骤：步骤S1：获取待测工作装置部件特征区域变形特征向量模板；步骤S2：获取该工作装置部件实际变形特征向量；步骤S3：将步骤S1获得的特征区域变形特征向量模板及S2获得的实际变形特征向量进行变形特征匹配，并从匹配后的变形特征向量中提取特征区域、裂纹位置及大小；步骤S4：结合该工作装置部件的实际三维模型、步骤S3获得的特征区域、裂纹位置及大小与重新利用模拟实际工况的载荷谱，采用有限元分析方法评估该工作装置部件的剩余寿命。该方法无需借助仪器探伤，具有低成本、效率高的优点。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105069266
【申请号】CN201510572567
【发明人】黄伟
【申请人】福建省特种设备检验研究院
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月10日