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

1、中圖分類號U D CT P 3 0 6 + ．36 2 0博士學位論文學校代碼 1 0 5 3 3混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測關(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： 學科專業(yè)：研究方向：學院( 系、所) ：指導教師：滑廣軍機械工程機械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測機電工程學院 吳運新教授論文答辯日期壘里』圣! 』：呈 答辯委員會主席中 南大學二零一三年六月 一令一二年／、月博士學位論文 摘要混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測關(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、機動靈活等優(yōu)點。由于工作環(huán)境惡劣、維護難度大，以及材料老化、環(huán)境侵

3、蝕、疲勞等長期效應(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、維護不及時，均有可能造成重大經(jīng)濟和生命安全問題。本文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃( 8 6 3 計劃) 項目“遠程監(jiān)控及維護關(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“混凝土泵車遠程監(jiān)控及維護應(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、實驗分析

4、為研究手段，圍繞混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)問題一結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法、傳感器布置、監(jiān)測信號采集處理、特征參數(shù)提取、健康狀態(tài)評價等進行研究。主要研究工作如下：對混凝土泵車結(jié)構(gòu)及載荷特點進行了分析，對其結(jié)構(gòu)故障進行了統(tǒng)計，采取仿真分析、實驗分析方法對泵車臂架結(jié)構(gòu)動靜態(tài)特性進行研究，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)測策略。對頻譜分析、幅值分析及損傷分析的采樣頻率問題進行了研究。推導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)變信號采樣策略。將該方法運用到泵車臂架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測應(yīng)變信號采樣頻率的確定，通過實例驗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，對混凝土泵車臂架結(jié)構(gòu)監(jiān)測應(yīng)力信號進行了分析處理，對監(jiān)測信號進行了降噪和奇異值剔除處理，并分析了各種尺度響應(yīng)信號的分布特征。提出了基于綜合評價法的監(jiān)測應(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、損傷特點及健康監(jiān)測內(nèi)容等確定了影響測點布置的因素集；利用層次分析法( 銣皿) 確定各因素的權(quán)重；利用各待選測點應(yīng)變信號的相關(guān)系數(shù)構(gòu)建了模糊支持度矩陣，計算了各待選測點的綜合支持度以表征傳感器覆蓋能力；基于模糊數(shù)學的方法和思想，將因素集中的待選測點應(yīng)力水平、傳感器安裝難易程度、測點安全性、應(yīng)力梯度因素進行了分級及標準量化；最后利用加權(quán)平均綜合評價方法對某泵車臂架待選測點進行了優(yōu)化布置。對疲勞累積損傷理論及損傷特征參數(shù)提取方法進行了研