[发明专利]基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统，包括：通过线性静态有限元求解得到灯杆危险区域在单位载荷下的初始应力解；利用雨流计数法将环境检测设备读取的风载荷实时历程数据筛分为若干组恒定幅值的载荷组，并以此为缩放系数计算得到这些恒幅载荷所对应的疲劳应力解；再结合载荷形式、尺寸效应、表面粗糙度以及平均应力等影响对疲劳寿命进行修正；根据标准材料试样的寿命曲线，计算得到当前每种幅值载荷对杆体寿命的已损耗程度、所有幅值叠加下的疲劳累加损伤以及杆体的残余寿命。本发明根据得出的杆体寿命残值对即将失效的杆件做出判断预警，提醒使用者及时对杆件进行更换，避免安全事故发生，减少生命财产损失。

技术领域

本发明涉及智慧灯杆技术领域，具体地，涉及基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统。

背景技术

随着城市信息化发展，近年来智慧灯杆、多杆合一在城市建设中大量应用，杆体上挂载各类设备及标识标牌，对杆体使用寿命造成诸多不确定的影响，随着近年来各地异常台风气象天气逐渐增多，各地杆体断裂，倾倒现象严重，造成大量生命财产损失。

现有解决方案主要是在设计时利用使用地的极限最大风压(一般取100年一遇或50年一遇风压)，通过静态受力分析测算，计算杆体钢度、强度是否满足使用需要；但是杆体使用寿命却无法进行有效的测算，影响杆体使用安全和使用寿命的因素除了设计时在极限风压下的钢度、强度指标外，还有长时间在不同大小、不同方向风压作用下的材质的疲劳损伤。

灯杆常见失效形式有静态失效和疲劳失效两种，静态失效是指由于载荷大于材料极限而引起杆体断裂的现象，其校核过程相对简单，工程应用较多；而疲劳是一种更为常见的失效形式，是指在载荷远小于材料极限下，随着循环次数的增加，杆体提前出现裂纹并扩散直至断裂的现象，由于其计算过程较为繁琐困难，固灯杆领域应用较少，鉴于此，本发明将以此为出发点，对交变载荷下的杆体进行实时寿命预测，完善灯杆设计的相关理论。

专利文献CN112033590A(申请号：202010834738.3)公开了一种连杆残余应力的测量及控制方法，选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：步骤一、确定残余应力的测量阶段：第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测。

本发明要解决的技术问题包括：

1、解决了无法对杆体寿命进行实时测算的问题；

2、由于气象环境的不可预见性，无法模拟实际环境数据对杆体疲劳进行预测计算，无法得到杆体使用寿命；

3、本发明给出杆体剩余寿命预警参考值，解决了杆体使用者不知道何时进行杆体更换的问题，解决了传统统一更换提前了造成经济浪费，统一更换延迟了存在安全隐患的问题。

基于现有技术的不足，本发明将实时采集的动态环境风压风向数据与杆体标准疲劳材质计算参数相结合，通过建立杆体有限元分析模型，将采集数据耦合输入到ANSYS软件进行动态有限元疲劳分析，测算杆体疲劳失效寿命，得出杆体寿命残值。对即将失效的杆件做出判断进行预警，提醒使用者及时对杆件进行更换，避免安全事故发生，减少生命财产损失。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法及系统。

根据本发明提供的一种基于实时风荷载动态耦合智慧灯杆残余寿命测算方法，包括：

步骤S1：标准材料通过查询对应标准获得一定存活率下的S-N曲线，非标准材料通过实验测试方法获得一定存活率下的S-N曲线。