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专利号: 2025110292150
申请人: 南通职业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:基于隧道冻结管的直径、壁厚、长度和弹性数据,分析差异化温度梯度与压力分布条件下的应力值和应变值,识别关键节点和连接部位的力学参数,分析局部应力集中区域和裂纹扩展,生成应力和应变分布预测值;

S2:基于所述应力和应变分布预测值,提取关键节点与应力集中区的应力梯度和应变梯度,分析检测区域的局部损伤特性,分析连接部位的裂纹扩展趋势,得到区域损伤关联指标,筛选损伤风险区域,生成关键检测区域集合;

S3:基于所述关键检测区域集合,提取损伤传播路径长度与风险等级,对损伤路径的优先级进行排序,分析压力分布和裂纹扩展对路径的影响,生成检测路径规划结果,结合局部力学参数分配检测设备与检测频率,提取检测数据实时调整检测任务,生成动态检测路径调整结果;

S4:基于所述动态检测路径调整结果,识别实时数据与应力分布预测值和应变分布预测值的偏移值,分析局部损伤风险指标,结合损伤指标优化并检测任务分配情况,生成隧道冻结管结构风险检测评估结果。

2.根据权利要求1所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述应力和应变分布预测值的获取步骤具体为:S111:基于隧道冻结管的直径、壁厚、长度和弹性数据,通过差异化温度梯度和压力分布条件,测算冻结管每个位置的温度和压力场,采用区域空间坐标参数插值计算温度梯度,分析每个位置的应力和应变分布,建立初步应力应变场数据集;

S112:从所述初步应力应变场数据集中筛选关键节点和连接部位的数据特征,分析节点处的应力与弹性模量之间的关系,识别并提取局部应力集中的位置范围,获取局部应力集中区域的应力应变分析数据;

S113:结合所述局部应力集中区域的应力应变分析数据,在关键节点处对裂纹扩展趋势进行评估,采用公式:;

计算应力变化值,并判断裂纹扩展风险,生成应力和应变分布预测值;

其中, 代表应力变化值, 代表最大应力值,代表温度梯度对应力的敏感性系数, 代表温度变化值,代表压力对应力变化的调节系数,代表局部压力值。

3.根据权利要求2所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述区域损伤关联指标的获取步骤具体为:S211:基于所述应力和应变分布预测值,提取关键节点和应力集中区域的空间位置,将应力梯度定义为相邻节点间的应力变化率,将应变梯度定义为相邻节点间的应变变化率,得到应力梯度和应变梯度分布值;

S212:基于所述应力梯度和应变梯度分布值,对检测区域的局部损伤特性进行分析,通过设定局部损伤阈值,计算并评估局部损伤因子,采用公式:;

分析关键区域的损伤特性并标注损伤区域,得到局部损伤特性数据;

其中, 代表局部损伤因子, 为应力梯度变化值, 为参考应力值, 为应变梯度变化值, 为参考应变值,为损伤调节系数, 为弹性模量变化值;

S213:根据所述局部损伤特性数据,针对连接部位的裂纹扩展趋势进行分析,将关键节点和应力集中区域的损伤因子与空间位置进行关联,量化裂纹扩展趋势,生成区域损伤关联指标。

4.根据权利要求3所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述关键检测区域集合的获取步骤具体为:S221:基于所述区域损伤关联指标,提取区域内的物理参数和结构信息,分离损伤标记数据,分析区域的损伤强度分布,对分布范围进行统计分析,获取损伤分布区域;

S222:根据所述损伤分布区域,提取区域内的损伤分布特征值,通过对比区域承载参数与原始损伤数据,分类确定区域的损伤风险等级,筛选风险区域,得到风险评估结果;

S223:基于所述风险评估结果,提取风险区域内的关键结构节点与关键部位,选择并分析节点的分布参数与检测范围,整合检测点和检测范围数据,建立关键检测区域集合。

5.根据权利要求4所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述检测路径规划结果的获取步骤具体为:S311:基于所述关键检测区域集合,提取损伤传播路径中节点的空间位置、损伤因子值和节点间的空间距离,结合节点损伤因子值的变化情况和空间距离,定义路径长度为节点间距离的累积值,得到损伤传播路径长度;

S312:针对所述损伤传播路径长度,计算路径风险等级,通过对路径的风险等级进行评估,采用公式:;

得到路径风险等级排序结果;

其中, 代表路径风险等级, 代表第i个节点的损伤因子值, 代表对应节点的权重系数,代表损伤传播路径长度,表示节点的总数;

S313:根据所述路径风险等级排序结果,分析压力分布与裂纹扩展对路径的影响,通过节点间压力梯度与裂纹方向变化的叠加效应,重新调整路径优先级,对路径优先级进行排序,生成检测路径规划结果。

6.根据权利要求5所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述动态检测路径调整结果的获取步骤具体为:S321:基于所述检测路径规划结果,提取节点的空间坐标和连接关系,识别节点间距离并标记权重,归纳每个节点的覆盖范围和任务需求参数,匹配节点优先级与连接权重,生成路径节点分配结果;

S322:基于所述路径节点分配结果,调用节点的优先级和任务需求,分离局部力学参数,对力学参数进行区域归类,将检测设备分配至每个节点任务,结合设备性能参数分析检测频率并匹配节点任务需求,建立检测设备与频率分配结果;

S323:基于所述检测设备与频率分配结果,实时提取检测设备执行数据,分析数据中的参数变化幅度和趋势,匹配节点任务需求,重新调整检测任务分布,优化路径连接关系,生成动态检测路径调整结果。

7.根据权利要求6所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,其特征在于,所述隧道冻结管结构风险检测评估结果的获取步骤具体为:S411:基于所述动态检测路径调整结果,将实时监测数据中的节点压力值、应力值、应变值和预测值进行逐点对比,提取偏移值,生成实时偏移分布结果;

S412:对所述实时偏移分布结果进行分析,通过局部损伤风险阈值筛选风险区域,并针对风险区域的偏移值,采用公式:;

计算损伤风险指标,生成损伤风险分析图;

其中, 表示损伤风险指标, 为应力偏移值, 为应变偏移值, 、 分别代表应力与应变的权重参数, 为调整权重;

S413:基于所述损伤风险分析图,优化检测任务分配情况,优先分配风险区域的检测任务,通过实时调整节点的损伤风险指标权重系数优化检测分布情况,将优化后的风险分布情况与检测分配结果进行叠加分析,生成隧道冻结管结构风险检测评估结果。

8.隧道冻结管结构完整性检测系统,其特征在于,根据权利要求1‑7任一项所述的隧道冻结管结构完整性检测方法,所述系统包括:力学参数提取模块基于隧道冻结管的直径、壁厚、长度和弹性数据,调用温度梯度数据与压力分布数据,分析抗拉强度与初始应力,比较节点与连接部位力学状态,提取受力集中区域特性,生成区域力学参数集合;

应力应变分布分析模块基于所述区域力学参数集合,提取节点间压力变化和裂纹扩展范围数据,识别节点压力分布状态和应变扩展方向,获取应力应变分布数据;

损伤特性识别模块基于所述应力应变分布数据,分析损伤区域的应力集中水平和节点间拓展路径,计算损伤传播路径的影响范围和风险等级,获取损伤传播指标数据;

检测路径规划模块基于所述损伤传播指标数据,分析路径节点的裂纹扩展对检测设备覆盖区域的影响,提取检测设备的分配参数和检测频率调整值,获取动态检测路径数据;

风险评估模块基于所述动态检测路径数据,调用应力应变分布数据,与检测节点偏移值进行比对,分析裂纹扩展区域的节点受力状态和风险等级变化,生成隧道冻结管结构风险检测评估结果。