混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

1、中圖分類號(hào)U D CT P 3 0 6 + ．36 2 0博士學(xué)位論文學(xué)校代碼 1 0 5 3 3混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究R e s e a r c h o n K e y T e c h n o l o g y o f S t r u c t r u e H e a l t hM o n i t o r i n gf o r B o o m o f C o n c r e t e P u m p T r u c k作者姓

2、名： 學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院( 系、所) ：指導(dǎo)教師：滑廣軍機(jī)械工程機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)機(jī)電工程學(xué)院 吳運(yùn)新教授論文答辯日期壘里』圣! 』：呈 答辯委員會(huì)主席中 南大學(xué)二零一三年六月 一令一二年／、月博士學(xué)位論文 摘要混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究摘要：混凝土泵車是將用于泵送混凝土的泵送機(jī)構(gòu)和用于布料的臂架系統(tǒng)集成在汽車底盤上的專用車輛，具有工作效率高、澆筑質(zhì)量好、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于工作環(huán)境惡劣、維護(hù)難度大，以及材料老化、環(huán)境侵

3、蝕、疲勞等長(zhǎng)期效應(yīng)與突變等災(zāi)害因素相互作用，混凝土泵車結(jié)構(gòu)損傷及故障既有漸變性，又有突發(fā)性。如操作不當(dāng)、維護(hù)不及時(shí)，均有可能造成重大經(jīng)濟(jì)和生命安全問題。本文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃( 8 6 3 計(jì)劃) 項(xiàng)目“遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及單元系統(tǒng)研究”( 2 0 0 8 A A 0 4 2 8 0 1 ) 及“混凝土泵車遠(yuǎn)程監(jiān)控及維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)研制”( 2 0 0 8 A A 0 4 2 8 0 2 ) 資助下，以理論研究、仿真分析、實(shí)驗(yàn)分析

4、為研究手段，圍繞混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)問題一結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法、傳感器布置、監(jiān)測(cè)信號(hào)采集處理、特征參數(shù)提取、健康狀態(tài)評(píng)價(jià)等進(jìn)行研究。主要研究工作如下：對(duì)混凝土泵車結(jié)構(gòu)及載荷特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，采取仿真分析、實(shí)驗(yàn)分析方法對(duì)泵車臂架結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行研究，提出了基于應(yīng)變參數(shù)的混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)策略。對(duì)頻譜分析、幅值分析及損傷分析的采樣頻率問題進(jìn)行了研究。推導(dǎo)了幅值分析及損傷分析誤差與采樣頻率的關(guān)系，提出

5、了基于誤差控制的應(yīng)變信號(hào)采樣策略。將該方法運(yùn)用到泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)應(yīng)變信號(hào)采樣頻率的確定，通過實(shí)例驗(yàn)證該采樣頻率滿足損傷分析精度要求，能夠減少采集的數(shù)據(jù)量、節(jié)省存儲(chǔ)空間并提高數(shù)據(jù)處理及分析的效率。利用小波多分辨率分析理論和方法，對(duì)混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)力信號(hào)進(jìn)行了分析處理，對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行了降噪和奇異值剔除處理，并分析了各種尺度響應(yīng)信號(hào)的分布特征。提出了基于綜合評(píng)價(jià)法的監(jiān)測(cè)應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置方法。該方法首先根據(jù)混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)、工作

6、環(huán)境、損傷特點(diǎn)及健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容等確定了影響測(cè)點(diǎn)布置的因素集；利用層次分析法( 銣皿) 確定各因素的權(quán)重；利用各待選測(cè)點(diǎn)應(yīng)變信號(hào)的相關(guān)系數(shù)構(gòu)建了模糊支持度矩陣，計(jì)算了各待選測(cè)點(diǎn)的綜合支持度以表征傳感器覆蓋能力；基于模糊數(shù)學(xué)的方法和思想，將因素集中的待選測(cè)點(diǎn)應(yīng)力水平、傳感器安裝難易程度、測(cè)點(diǎn)安全性、應(yīng)力梯度因素進(jìn)行了分級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)量化；最后利用加權(quán)平均綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)某泵車臂架待選測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化布置。對(duì)疲勞累積損傷理論及損傷特征參數(shù)提取方法進(jìn)行了研