[發明專利]采用突變模型對在役16Mn鋼承力件進行拉伸損傷的評估系統

無效

• 申請號: 200910083343.8
• 申請日: 2009-05-04
• 公開（公告）號: CN101566541A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 駱紅云;王宏偉;張崢;韓志遠;鐘群鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N29/14
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種對港口大型機械設備中的承力件進行拉伸損傷的評估。更特別地說，是指一種采用聲發射突變模型對在役16Mn鋼(16錳鋼)承力件進行拉伸損傷的評估系統。

背景技術

港口大型機械設備中的岸邊設備：如裝船機、卸船機、抓斗機等，常應用16錳鋼作為關鍵承力件。岸邊設備在使用一段時間后，作為主要承力件的16錳鋼的損傷狀態對整個岸邊設備的使用壽命將造成重要影響。

16Mn鋼(16錳鋼)是結合我國資源情況(錳是我國富產元素)發展起來的一種低合金鋼，已被廣泛使用。16Mn鋼承力件在服役一定的時間后，時常會發生一些失效事故，因此要對其使用過程進行監測，判斷16Mn鋼承力件的損傷狀態。因為16Mn鋼承力件在正常服役條件下一般都處于彈性損傷階段，若外載超過16Mn鋼的屈服極限，該承力件將發生屈服損傷，此損傷對承力件的安全及壽命具有重要影響，所以在拉伸過程中判斷16Mn鋼承力件是否發生屈服損傷尤為重要，可為該構件的安全運行，及壽命預測提供依據。

聲發射技術(Acoustic?Emission?Technique)因具有動態、實時檢測等優點，已廣泛的應用于結構和構件的損傷檢測。實踐表明，材料在受力(形變)過程的不同階段，其聲發射特征會發生一系列不同的變化，也就是說16Mn鋼承力件從彈性損傷狀態轉變為屈服損傷狀態時，狀態發生了改變，聲發射信號將出現不連續的現象，而突變理論正是用來研究不連續現象的，特別適用于描述作用力或動力的漸變導致狀態突變的現象。因此，本發明采用突變理論分析、判斷16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態向屈服損傷狀態的轉變。

隨著現代工業日益向大規模、高效率發展，作為港口重要物流裝備的大型岸邊起重機械，具有以下幾個特點：

1、中老年的設備比例較大，有很多大型起重機是60年代至70年代我國自行設計制造或從東歐進口，還有少數是從美、日等國進口的二手設備，按設計壽命20～25年考慮，很多設備也已進入服役后期或超期服役階段；

2、任務重，隨著生產規模的擴大，以及起重機更新的滯后，許多起重機的工作日趨繁重，超載的情況也時有發生；

3、目前的損傷檢測方法不成熟，超聲波檢測和磁粉檢測等方法對起重機進行的部分抽樣檢測，盲目性大、易出現漏檢且檢測的周期長，工作量大，費用昂貴；

4、預警評估系統不完善，目前應用的分析判別技術還不能對起重機承力件的損傷做出準確的預警和安全評估，尤其是我國港口大型機械設備安全事故時有發生，其中，超載引起的拉伸損傷是港口大型岸邊起重裝備承力件主要的損傷模式之一。

因此，為確保起重機安全可靠的運行，須對承力件進行檢測、判斷損傷狀態，從而進行安全評估。

發明內容

為了減少岸邊設備在使用過程中，由于拉伸損傷的漏檢和檢測失誤率導致的16Mn鋼承力件突然斷裂造成的損失，本發明提出一種采用聲發射技術對在役16Mn鋼承力件的拉伸過程進行監測，并采用突變理論對其狀態改變進行判斷與報警。應用本發明的監測結果能夠判斷16Mn鋼承力件從拉伸彈性損傷狀態向屈服損傷狀態的轉變，從而做出預警，減少裝備及人員傷亡等損失。

本發明的一種基于聲發射信息對16Mn鋼承力件進行拉伸損傷評估的系統，包括有傳感信息收集單元(1)、過濾單元(2)、聲發射突變理論解析單元(3)和預警單元(4)。

一傳感信息收集單元(1)，該單元一方面用于接收多個聲發射換能器分別輸出的傳感信息S_n，另一方面對接收到的多路傳感信息S_n進行模數轉換后輸出聲發射信息f₁＝(e_S，A_S，D_S)給過濾單元(2)；

一過濾單元(2)，該單元由數據濾波處理模塊(21)和波形濾波處理模塊(22)構成；數據濾波處理(21)對接收到的聲發射信息f₁＝(e_S，A_S，D_S)進行參數濾波，濾掉電磁噪聲和環境噪聲后，提純得到聲發射拉伸損傷初步信息f₂＝(e₀，A₀，D₀)；然后波形濾波處理模塊(22)對聲發射拉伸損傷初步信息f₂＝(e₀，A₀，D₀)進行波形濾波，獲得聲發射拉伸損傷信息f₄＝(e，A，D_t)；