[發明專利]橋式起重機當量載荷譜獲取及疲勞剩余壽命估算方法

有效

• 申請號: 201110267056.X
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102324040A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 范小寧;徐格寧;陸鳳儀;楊恒;渠曉剛
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 任淑華

1.一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于包括下列步驟：?

1）建立支持向量機網絡模型

建立輸入樣本由額定起升載荷和起升載荷構成的兩維向量、輸出樣本為工作循環次數、核函數為高斯徑向基核函數的支持向量機網絡模型；

2）獲取學習樣本

以橋式起重機的額定起升載荷和起升載荷作為學習樣本的輸入，對應該起重機一額定起升載荷的不同起升載荷在一個工作時段內的工作循環次數作為學習樣本的希望輸出，獲取學習樣本，并將額定起升載荷值至少均分成????????????????????????????????????????????????份對學習樣本進行分級；

3）訓練支持向量機網絡

把步驟2）得到的學習樣本歸一化，并隨機分為訓練樣本和測試樣本，訓練由步驟1）確定的支持向量機網絡模型；?

4）起重機當量載荷譜的獲取

將需要估算疲勞剩余壽命的通用橋式起重機的額定起升載荷和至少級不同起升載荷輸入到步驟3）訓練好的支持向量機網絡，即可獲取該起重機的當量載荷譜。

2.根據權利要求1所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于：步驟1）中的所述高斯徑向基核函數為：?

????????????????????????????（1）

式中，?

???????—輸入向量，，

???????—輸入向量，，

—核函數寬度系數，

—表示向量的模。

3.根據權利要求1或2所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于：步驟3）中支持向量機網絡模型的訓練過程為:

3.1)?通過一個非線性映射，按照式（2）的超平面函數，將數據樣本集的輸入空間映射到高維特征空間，其中為輸入變量的值，為相應的輸出變量值，為實數域，為維數，.為樣本個數，

????????????????????????（2）

式中，—與具有相同維數的要預測的輸入向量，

—與具有相同維數的要預測的輸出向量，

—為高維特征空間的權向量，

—輸入空間到高維特征空間的非線性映射，

—為閾值，

表示內積；

3.2）應用SMO算法求解式（5），解出

?????（5）

式中:?,—拉格朗日乘子，

—敏感系數，

—懲罰因子；

3.3)?按式（3）的約束條件按等號求出:

???????????（3）

式中：?

—正數松弛變量；

3.4)?建立當前參數組合?及當前數據樣本下的輸入樣本與輸出樣本的非線性映射，即支持向量機網絡模型式（6）

??????????????????（6）?。

4.根據權利要求3所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于：在所述步驟3）中，用網格法確定支持向量機網絡模型的敏感系數、懲罰因子以及核函數寬度系數的最佳參數組合。

5.根據權利要求4所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于，所述確定最佳參數組合的方法為：

（i）隨機取出某一額定起升載荷的數據樣本作為測試樣本，其余樣本作為訓練樣本；

（ii）在訓練樣本下，代入一組參數?,用SMO算法求解式（5），解出，按式（3）的約束條件按等號求出，建立當前參數?下的映射模型式（6）；

（iii）用訓練樣本和測試樣本對模型式（6）進行擬合和測試，評價模型的擬合誤差和測試誤差；

（iv）記錄誤差最小的參數組合，判斷所有參數組合是否測試結束，是，結束測試；否則，轉步驟（i）。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于，在最佳參數組合下訓練支持向量機網絡模型。

7.根據權利要求1-6任一項所述的一種橋式起重機當量載荷譜的獲取方法，其特征在于：所述。

8.一種橋式起重機主梁疲勞剩余壽命估算方法，其特征在于包括下列步驟：

1）采用通過權利要求1-7任一項所述的方法獲取的橋式起重機的當量載荷譜，計算該起重機主梁跨中危險截面的疲勞應力譜；

2）從疲勞應力譜中提取各級應力幅、各級應力幅的循環次數及總循環次數；

3）根據Miner疲勞損傷應力幅等效公式計算出該疲勞應力譜的等效應力幅；

4）將等效應力幅值代入計算金屬構件疲勞剩余壽命的計算公式，即可估算出起重機主梁的疲勞剩余壽命。