混凝土泵车臂架结构健康监测关键技术研究

发布时间：2018-04-02 03:37

本文选题：混凝土泵车　切入点：臂架　出处：《中南大学》2013年博士论文

【摘要】：摘要：混凝土泵车是将用于泵送混凝土的泵送机构和用于布料的臂架系统集成在汽车底盘上的专用车辆,具有工作效率高、浇筑质量好、机动灵活等优点。由于工作环境恶劣、维护难度大,以及材料老化、环境侵蚀、疲劳等长期效应与突变等灾害因素相互作用,混凝土泵车结构损伤及故障既有渐变性,又有突发性。如操作不当、维护不及时,均有可能造成重大经济和生命安全问题。本文在国家高技术研究发展计划(863计划)项目“远程监控及维护关键技术及单元系统研究”(2008AA042801)及“混凝土泵车远程监控及维护应用系统研制”(2008AA042802)资助下,以理论研究、仿真分析、实验分析为研究手段,围绕混凝土泵车臂架结构健康监测关键技术问题-结构健康监测方法、传感器布置、监测信号采集处理、特征参数提取、健康状态评价等进行研究。主要研究工作如下：对混凝土泵车结构及载荷特点进行了分析,对其结构故障进行了统计,采取仿真分析、实验分析方法对泵车臂架结构动静态特性进行研究,提出了基于应变参数的混凝土泵车臂架结构健康监测策略。对频谱分析、幅值分析及损伤分析的采样频率问题进行了研究。推导了幅值分析及损伤分析误差与采样频率的关系,提出了基于误差控制的应变信号采样策略。将该方法运用到泵车臂架结构健康监测应变信号采样频率的确定,通过实例验证该采样频率满足损伤分析精度要求,能够减少采集的数据量、节省存储空间并提高数据处理及分析的效率。利用小波多分辨率分析理论和方法,对混凝土泵车臂架结构监测应力信号进行了分析处理,对监测信号进行了降噪和奇异值剔除处理,并分析了各种尺度响应信号的分布特征。提出了基于综合评价法的监测应变传感器优化布置方法。该方法首先根据混凝土泵车臂架结构、工作环境、损伤特点及健康监测内容等确定了影响测点布置的因素集；利用层次分析法(AHP)确定各因素的权重；利用各待选测点应变信号的相关系数构建了模糊支持度矩阵,计算了各待选测点的综合支持度以表征传感器覆盖能力；基于模糊数学的方法和思想,将因素集中的待选测点应力水平、传感器安装难易程度、测点安全性、应力梯度因素进行了分级及标准量化；最后利用加权平均综合评价方法对某泵车臂架待选测点进行了优化布置。对疲劳累积损伤理论及损伤特征参数提取方法进行了研究。基于疲劳损伤理论,研究了信号分段影响宽带随机应力疲劳损伤计算精度的机理。提出了基于实时监测数据的泵车臂架结构载荷谱提取方法。该方法能够减小长周期应力循环的截断及信号频繁重组,提高了载荷谱的提取精度及疲劳损伤计算准确度。建立了基于损伤的臂架结构健康状态评价体系,将疲劳损伤引入到结构运行工况健康状态评估、结构周期性点检及寿命评估,为泵车臂架结构健康维护及管理提供依据。将疲劳损伤作为评价指标,结合小波多分辨率分析理论和方法,对臂架结构不同尺度应力响应进行了累积损伤分析,揭示了不同尺度应力响应对臂架结构损伤的影响。
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【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU646;TP274

【参考文献】