[发明专利]桥式起重机当量载荷谱获取及疲劳剩余寿命估算方法

说明书

技术领域

本发明属于起重机械领域，具体涉及一种桥式起重机当量载荷谱的获取方法及疲劳剩余寿命估算方法，它适用于通用桥式起重机当量载荷谱的获取及其箱形主梁疲劳剩余寿命估算，它也可适用于其它类型起重机当量载荷谱的获取及疲劳剩余寿命估算。 

背景技术

起重机械在经济建设中起着不可或缺的重要作用，是重大技术装备行业中的特种设备，一旦发生事故，经济损失惨重、社会影响恶劣。尤其近年来，国内外许多国家和地区，相继发生起重机械结构系统突然性断裂和失效事件，而造成这类事故的主要原因之一是疲劳断裂破坏。因此，各国政府和检验机构对起重机械结构系统进行定寿、延寿的研究空前重视。

解决起重机定寿、延寿的先决条件是获取能反映起重机金属结构真实使用情况的具有代表性的典型载荷——时间历程，即载荷谱。目前起重机载荷谱的获取主要有二种方法：一是现场实测，即通过直接测试得到起重机的载荷——时间历程（载荷谱），这不仅需要消耗大量的人力物力，而且由于起重机结构系统承受变化的重复载荷，每次实测的结果均不相同，这种随机性和不确定性，导致无法将实测结果直接应用于理论分析与工程实践；二是应用传统回归方法，传统回归方法基本上可以找到起升载荷与工作循环次数的大致关系，但传统回归（拟合）方式是建立在一定量数学解析关系基础上的相对准确的表述，而起重机的具体实际工况随机性很强，很难用一个确定的数学解析关系式来表示。 

发明内容

本发明的目的是解决现有方法存在的因现场实验条件所限、难以实施大量实际载荷谱实测和难以用一个确定的数学解析关系式来表示起重机当量载荷谱的随机性变化趋势的技术难题，并提供一种方便获取当量载荷谱、有效估算起重机主梁疲劳剩余寿命的基于支持向量机的桥式起重机当量载荷谱获取方法及疲劳剩余寿命估算方法。

本发明具体公开了一种桥式起重机当量载荷谱的获取方法，包括下列步骤： 

1）建立支持向量机网络模型

建立输入样本由额定起升载荷和起升载荷构成的两维向量、输出样本为工作循环次数、核函数为高斯径向基核函数的支持向量机网络模型；

2）获取学习样本

以桥式起重机的额定起升载荷和起升载荷作为学习样本的输入，对应该起重机一额定起升载荷的不同起升载荷在一个工作时段内的工作循环次数作为学习样本的希望输出，获取学习样本，并将额定起升载荷值至少均分成                                                份对学习样本进行分级；

3）训练支持向量机网络

把步骤2）得到的学习样本归一化，并随机分为训练样本和测试样本，训练由步骤1）确定的支持向量机网络模型； 

4）起重机当量载荷谱的获取

将需要估算疲劳剩余寿命的通用桥式起重机的额定起升载荷和至少级不同起升载荷输入到步骤3）训练好的支持向量机网络，即可获取该起重机的当量载荷谱。

其中，步骤1）中的所述高斯径向基核函数为： 

                             （1）

式中， 

—输入向量，，

—输入向量，，

—核函数宽度系数， 

—表示向量的模。

其中，步骤3）中支持向量机网络模型的训练过程为:

3.1) 通过一个非线性映射，按照式（2）的超平面函数，将数据样本集的输入空间映射到高维特征空间，其中为输入变量的值，为相应的输出变量值，为实数域，为维数，.为样本个数，

                         （2）

式中，—与具有相同维数的要预测的输入向量，

         —与具有相同维数的要预测的输出向量，

—为高维特征空间的权向量，

—输入空间到高维特征空间的非线性映射，

—为阈值，

表示内积；

3.2）应用SMO算法求解式（5），解出

     （5）

式中: ,—拉格朗日乘子，

—敏感系数，

—惩罚因子；

3.3) 按式（3）的约束条件按等号求出:

            （3）

式中： 

—正数松弛变量；

3.4) 建立当前参数组合 及当前数据样本下的输入样本与输出样本的非线性映射，即支持向量机网络模型式（6）