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专利号: 2023115511704
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于多样本的海洋工程装备用钢丝绳可靠寿命计算方法,所述寿命计算方法应用于寿命预测系统,其特征在于:所述寿命计算方法包括以下几个操作步骤:

S1、数据采集单元通过物联网以及人工自行输入从而对材料弹性应变分量、材料塑性应变分量、材料疲劳强度系数、材料疲劳延性系数、材料疲劳强度常数、材料疲劳延性常数数据进行收集;

S2、海洋气候采集单元对海洋工程装置安装区域内的在规定时间区间内的平均风力、盐水含量、化学烟雾数据进行收集;

S3、数据传输单元将数据采集单元以及海洋气候采集单元所收集的数据进行分类压缩打包传送,数据接收单元将数据传输单元内部的数据进行传输,传输至数据储存单元进行储存管理;

S4、模拟单元通过数据储存单元内部的分类数据进行数据模型以及损耗模型的制作,以便于模拟钢丝绳在海洋工程装置使用过程中的损耗变化,同时将损耗后的结果送入到判断单元内部进行使用寿命判断处理;

所述寿命预测系统包括数据采集单元、海洋气候采集单元、数据传输单元、数据接收单元、数据储存单元、模拟单元、判断单元以及控制中心组成,所述数据采集单元主要对钢丝绳的材料弹性应变分量、材料塑性应变分量、材料疲劳强度系数、材料疲劳延性系数、材料疲劳强度常数以及材料疲劳延性常数进行采集作业,所述海洋气候采集单元对海洋工程装备区域内的平均风力数据、盐水含量数据以及化学烟雾数据进行收集,所述数据传输单元对数据采集单元以及海洋气候采集单元内部收集的数据进行打包压缩传输作业,所述数据接收单元是将数据传输单元内部的压缩数据包进行接收解压传输作业,所述数据储存单元将数据采集单元以及海洋气候采集单元内部产生的数据进行分类储存管理,所述模拟单元通过数据储存单元进行数据模型以及损耗模型的制作,所述判断单元通过数据模型以及损耗模型对钢丝绳使用寿命预测,所述控制中心对数据采集单元、海洋气候采集单元、数据传输单元、数据接收单元、数据储存单元、模拟单元以及判断单元进行控制;

所述模拟单元中的数据模型通过数据采集单元所采集的材料弹性应变分量e、材料塑性应变分量p、材料疲劳强度系数f1、材料疲劳延性系数f2、材料疲劳强度常数b以及材料疲劳延性常数c进行钢丝绳疲劳寿命N的计算,其中具体的计算公式为:,其中E为材料常数;

所述模拟单元模拟钢丝绳在m组载荷下所形成的损伤为Nf;

因此对于m组载荷作用的累计损伤为: ;

其中ni是第i个载荷作用的循环数,Nfi是第i个载荷作用下的寿命,且Nf所产生的寿命直接计算为: ;

所述采集单元进行钢丝绳采集时通过人工将采集样本的钢丝绳整体直径、钢丝直径、钢丝长度、钢丝绳材料以及钢丝绳处于拉升状态的三维坐标图进行采集,并通过三维建模设计系统进行钢丝绳的三维图制作,同时数据采集单元将制作完成的三维图通过数据传输单元、数据接收单元、数据储存单元输送至模拟单元内进行相应模拟使用;

所述模拟单元中的损耗模块通过人工采样挑选进行钢丝绳随机抽取采样检测其具体的钢丝绳疲劳寿命N,且随机取样多组钢丝绳,并同步进行钢丝绳疲劳寿命N的实验数值计算,且将多组钢丝绳样本所产生的疲劳寿命N进行均值计算,同时将所得的疲劳寿命N的均值与数据模拟所产生的均值进行对比,从而判断数据模型中疲劳寿命N与损耗模块中所产生的误差比,同时根据误差比计算得出修正系数Q;

所述海洋气候采集单元主要采集的数据为该区域的平均风力T,盐水含量J以及化学烟雾含量H,同时在一个区间内采集z组平均风力T,盐水含量J以及化学烟雾含量H数据,且区间内部的平均风力T所产生的数据组用Y1来表示,具体为Y1{T1、T2、T3.....Tn},区间内盐水含量J所产生的数据组用Y2来表示,具体为Y2{J1、J2、J3.....Jn},区间内化学烟雾含量H所产生的数据组用Y3来表示,具体为Y{3 H1、H2、H3.....Hn};

所述海洋气候采集单元所收集的区间内部的平均风力T所产生的数据组Y1、区间内盐水含量J所产生的数据组Y2以及区间内化学烟雾含量H所产生的数据组Y3通过数据传输单元、数据接收单元以及数据储存单元送入到模拟单元内部,通过控制中心的计算,算出海洋气候采集单元所收集的区间内部的平均风力T所产生的数据组Y1、区间内盐水含量J所产生的数据组Y2以及区间内化学烟雾含量H所产生的数据组Y3的均值,其具体的计算公式为:, 以及 ,其中a为Y1、Y2、Y3当前所取量,同时将其所产生的

均值带入到数据模拟中模拟钢丝绳疲劳寿命N所受到影响,并通过数据模型计算出Y1、Y2、Y3与钢丝绳疲劳寿命N之间的相关系数V;

所述模拟单元通过修正系数Q以及相关系数V得出N实际,N实际的数据公式为:N实际=Q×V×Nf。

2.根据权利要求1所述的基于多样本的海洋工程装备用钢丝绳可靠寿命计算方法,其特征在于:所述数据传输单元主要通过5G信号、数据线以及移动硬盘进行传播,同时数据传输单元内部设有WinRAR,进行数据压缩处理,同时数据传输单元根据不同类型的数据进行分类储存处理。

3.根据权利要求1所述的基于多样本的海洋工程装备用钢丝绳可靠寿命计算方法,其特征在于:所述数据接收单元设置于控制中心内部,且数据接收单元内部设有WinZip,进行数据解压处理。

4.根据权利要求1所述的基于多样本的海洋工程装备用钢丝绳可靠寿命计算方法,其特征在于:所述数据储存单元设置于控制中心内部,且数据储存单元设为硬盘储存以及云端储存两种方式,其中主要硬盘进行储存,云端储存有效时间为30天。