苏州工学院姚嘉获国家专利权
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龙图腾网获悉苏州工学院申请的专利一种吊具变形量的仿真分析方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121521395B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610051250.0,技术领域涉及:G01M5/00;该发明授权一种吊具变形量的仿真分析方法及系统是由姚嘉;朱子豪;程垭;沙祝宇;姜巍;叶甜设计研发完成,并于2026-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种吊具变形量的仿真分析方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种吊具变形量的仿真分析方法及系统,本发明涉及吊装可靠性评估技术领域,包括以下步骤:首先获取待监测吊具的几何结构参数,构建参数化有限元基准数字模型,并在部件连接区域布设传感器网络以采集载荷、应变和振动加速度数据,利用集合卡尔曼滤波算法并行运行多个吊装实例,通过比较有限元模型预测的应变与实测应变,动态更新连接区域的等效影响参数,基于更新后的参数,驱动经过本征正交分解处理的热‑力耦合降阶模型,求解结构动力学方程以获得位移场,确定变形量,计算吊具总损伤指数,实时更新损伤状态,预测剩余寿命,有效提高了吊具的运行安全性和可靠性。
本发明授权一种吊具变形量的仿真分析方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种吊具变形量的仿真分析方法,其特征在于,具体步骤包括: S1、获取待监测吊具的几何结构参数,构建待监测吊具的参数化有限元基准数字模型,并在待监测吊具的部件连接区域布设传感器网络,以形成采集吊具载荷、应变及振动加速度的传感数据流; S2、基于所述传感数据流,采用集合卡尔曼滤波算法,并行运行多个吊装实例,通过比较待监测吊具的有限元基准数字模型预测的应变数据与实测应变数据,动态更新有限元基准数字模型中待监测吊具部件连接区域的等效影响参数; S3、基于更新后的等效影响参数,驱动经过本征正交分解降阶处理的热-力耦合降阶模型,基于不同部件连接区域的温度场分布求解结构动力学方程,得到待监测吊具的位移场,以此确定不同部件连接区域的变形量; S4、基于不同部件连接位置的变形量,计算待监测吊具总损伤指数,基于实时数据更新损伤状态,预测剩余寿命,并设置多级预警机制,当总损伤指数超过相应阈值时,触发对应级别的预警信号; 所述热-力耦合降阶模型具体表示为:所述热-力耦合降阶模型基于动力学方程和热传导方程,其中动力学部分中,将待监测吊具部件连接区域中心点位移广义坐标对时间变量的二阶导数与降阶质量矩阵的乘积作为第一耦合项,将待监测吊具部件连接区域中心点位移广义坐标对时间变量的一阶导数与降阶阻尼矩阵的乘积,作为第二耦合项,依赖于温度广义坐标的降阶刚度矩阵与待监测吊具部件连接区域中心点的位移广义坐标的乘积作为第三耦合项; 第一耦合项、第二耦合项和第三耦合项的三项之和等于对应时刻的降阶吊装载荷向量,由此构建动力学降阶方程; 热传导部分中,将降阶热容矩阵与待监测吊具部件连接区域中心点温度广义坐标对时间变量的一阶导数的乘积作为第一热分量;将降阶热传导矩阵与待监测吊具部件连接区域中心点的温度广义坐标的乘积作为第二热分量; 将第一热分量与第二热分量之和与降阶热源向量建立联系,由此构建热传导降阶方程,所述降阶热源向量综合考虑环境温度、位移广义坐标对时间变量的一阶导数和位移广义坐标; 将热传导降阶方程与动力学降阶方程联立,以形成热-力耦合降阶模型;所述热-力耦合降阶模型具体表示为: 式中,为降阶质量矩阵,为待监测吊具部件连接区域中心点的位移广义坐标,为降阶阻尼矩阵,表示依赖于温度广义坐标的降阶刚度矩阵,为待监测吊具部件连接区域中心点的温度广义坐标,为时刻的降阶吊装载荷向量,为降阶热容矩阵,为降阶热传导矩阵,表示降阶热源向量,为环境温度,为位移广义坐标对时间变量的一阶导数,为位移广义坐标对时间变量的二阶导数,为温度广义坐标对时间变量的一阶导数,为吊装模拟运动过程中的时间变量; 计算待监测吊具总损伤指数具体所依据的逻辑为:基于各待监测吊具部件连接区域存在的连接间隙,对不同部件连接位置的变形量进行修正,以得到精确变形量,具体所依据的方法为:将待监测吊具部件连接区域的接触间隙和参考间隙的比值取相反数,得到修正系数,将修正系数作为与e为底的指数函数的自变量,将该指数函数值作为变形修正量,将变形修正量与部件连接区域变形量的乘积作为待监测吊具部件连接区域中心点的精确变形量; 基于待监测吊具部件连接区域中心点的精确变形量计算待监测吊具总损伤指数,具体所依据的方法为:将预设的变形量参考值与精确变形量的差值与安全系数的比值作为待监测吊具部件连接区域的总损伤指数。
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