[发明专利]桅杆结构拉耳节点子结构风致累积疲劳损伤自诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及高耸结构工程领域，特别涉及桅杆结构拉耳节点子结构风致累积疲劳损伤自诊断系统。

背景技术

桅杆结构是一种通讯工程中传输信息常用的载体的支撑结构型式，在实际应用过程中，所述桅杆结构会受到风力的长期作用，这种风力的动力荷载将引起桅杆结构拉耳节点子结构累积疲劳裂纹的萌生，甚至造成桅杆结构的断裂倒塌。考虑到累积疲劳裂纹的萌生是一种累积效应，桅杆结构拉耳节点子结构在累计疲劳裂纹萌生之前的整个时间段内是没有任何征兆的，因此无法知道何时会产生累计疲劳裂纹，无法对累计疲劳裂纹(一种累积疲劳损伤)进行预警与及时修复。

因此，有必要提供一种桅杆结构拉耳节点子结构风致累积疲劳损伤自诊断系统来克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种桅杆结构拉耳节点子结构风致累积疲劳损伤自诊断系统，能在桅杆结构拉耳节点子结构完好时，及时地告知用户桅杆结构拉耳节点子结构危险点位置的累积疲劳的程度及离累积疲劳裂纹萌生还有多远，对累积疲劳裂纹作出预警。

为了实现上述目的，本发明提供了一种桅杆结构拉耳节点子结构风致累积疲劳裂纹自诊断系统，包括位移测量仪、拉索索力确定模块、焊接残余应力确定模块、拉耳子结构风致应力场确定模块、疲劳裂纹萌生程度实时分析模块以及人机交互界面。所述位移测量仪位于邻近桅杆结构处，用于测量桅杆结构拉索所在节点层的瞬时风致位移时程响应；所述拉索索力确定模块与所述位移测量仪连接，用于根据所述位移测量仪测量的桅杆结构拉索所在节点层的瞬时风致位移时程响应以及各根拉索的等效非线性弹簧系数确定桅杆结构各根拉索的瞬时索力时程响应；所述焊接残余应力确定模块用于确定桅杆结构拉耳节点子结构与主桅杆竖杆焊缝位置最危险点处经部分消除后的焊接残余应力场；所述拉耳子结构风致应力场确定模块与所述拉索索力确定模块以及所述焊接残余应力确定模块连接，用于根据桅杆结构拉耳节点子结构材料的弹塑性，将所述焊接残余应力确定模块确定的焊缝位置最危险点处经部分消除后的焊接残余应力场与所述拉索索力确定模块确定的桅杆结构各根拉索的瞬时索力时程响应进行迭加，确定焊缝位置最危险点的风致动应力场；所述疲劳裂纹萌生程度实时分析模块与所述拉耳子结构风致应力场获取模块连接，用于根据所述拉耳子结构风致应力场确定模块确定的焊缝位置最危险点的风致动应力场并依据累积疲劳裂纹萌生的临界面法，确定桅杆结构拉耳节点子结构焊缝位置最危险点的累积疲劳程度；根据所述最危险点的累积疲劳程度分析所述桅杆结构拉耳节点子结构焊缝位置最危险点与累积疲劳裂纹萌生之间的差距，对累积疲劳裂纹作出预警；所述人机交互界面与所述疲劳裂纹萌生程度实时分析模块连接，用于向用户显示所述疲劳裂纹萌生程度实时分析模块分析的结果。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括声发射传感器、应变传感器、疲劳裂纹扩展确定模块以及极限裂纹长度和断裂分析模块。所述声发射传感器位于桅杆结构拉耳节点子结构处，用于测量桅杆结构拉耳节点子结构的初始裂纹走向数据；所述应变传感器位于桅杆结构拉耳节点子结构的关键点处，用于测量桅杆结构拉耳节点子结构的关键点的应力；所述疲劳裂纹扩展确定模块与所述声发射传感器以及所述应变传感器连接，用于根据所述声发射传感器测量的初始裂纹走向数据及所述应变传感器测量的关键点的应力，基于裂纹长度与关键点应力关系模式库以及模糊模式识别方法，确定对应于桅杆结构拉耳节点子结构的关键点的应力的裂纹扩展长度；所述极限裂纹长度和断裂分析模块与 所述疲劳裂纹扩展确定模块以及所述人机交互界面连接，用于根据桅杆结构拉耳节点子结构材料的断裂韧性获取极限断裂裂纹长度，根据所述疲劳裂纹扩展确定模块确定的裂纹扩展长度以及所述极限断裂裂纹长度分析桅杆结构拉耳节点子结构的疲劳裂纹与裂纹断裂之间的差距，并将分析的结果发送至所述人机交互界面显示。

在本发明的另一实施例中，所述系统还包括数据库，所述数据库与所述位移测量仪、拉索索力确定模块、声发射传感器、应变传感器以及疲劳裂纹扩展确定模块连接，用于存储所述位移测量仪测量的瞬时风致位移时程响应以及所述声发射传感器测量的初始裂纹走向数据及所述应变传感器测量的关键点的应力。