[发明专利]铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤自诊断系统

权利要求书

1.一种铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤自诊断系统，所述 桥梁结点连接多个桁架杆件，其特征在于，所述系统包括应变传感器、 数据库、弯矩与轴力时程转换模块、动应力分析模块、疲劳累积分析 模块以及人机交互界面，其中：

所述应变传感器位于每个桁架杆件的中间截面，用于当列车上桥 时自动采集列车经过时所述桁架杆件的中间截面的应力响应时程信 号以及当列车下桥时自动停止采集信号；

所述弯矩与轴力时程转换模块与所述应变传感器以及所述数据 库连接，用于将所述应变传感器采集的应力响应时程信号转换成弯矩 与轴力时程信号，并发送所述弯矩与轴力时程信号至所述数据库；

所述动应力分析模块与所述数据库连接，用于将根据结点焊缝的 施工工艺确定的结点焊接残余应力场作为初始应力场，迭加上由所述 数据库中的弯矩与轴力时程信号确定的节点列车行走动应力场，获得 桥梁节点焊缝的最危险点的位置和状态，并将所述最危险点的位置和 应变状态发送至所述数据库；

所述疲劳累积分析模块与所述数据库连接，用于根据所述数据库 中最危险点的位置和应变状态并通过应变疲劳的临界面法确定列车 经过时最危险点的疲劳损伤累积程度，并将所述最危险点的疲劳损伤 累积程度发送至所述数据库；

所述人机交互界面与所述数据库连接，用于将数据库中最危险点 的疲劳损伤累积程度通知用户以实现铁路钢桁架桥梁结点疲劳损伤 程度的预警。

2.如权利要求1所述的铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤实 时诊断系统，其特征在于，所述动应力分析模块包括应力和应变场数 据获取单元、最危险点确定单元以及第一发送单元，其中：

所述应力和应变场数据获取单元与所述数据库连接，用于将根据 结点焊缝的施工工艺并通过精确有限元模型确定的节点焊接残余应 力场作为初始应力场，迭加上根据所述数据库中的弯矩与轴力时程信 号并通过精确有限元模型确定的节点列车行走动应力场，获得桥梁节 点的应力和应变场数据；

所述最危险点确定单元与所述应力和应变场数据获取单元连接， 用于根据所述应力和应变场数据获取单元获取的应力和应变场数据 并通过米塞斯等效应力准则确定桥梁节点的最危险点；

所述第一发送单元与所述最危险点确定单元连接，用于发送所述 最危险点确定单元确定的桥梁节点的最危险点的位置和应变状态至 所述数据库。

3.如权利要求1所述的铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤自 诊断系统，其特征在于，所述疲劳累积分析模块包括疲劳损伤临界面 确定单元、最大损伤临界面确定单元、疲劳损伤累积程度确定单元以 及第二发送单元，其中：

所述疲劳损伤临界面确定单元与所述数据库连接，用于根据所述 数据库中最危险点的位置和应变状态确定最大剪应变平面，进而确定 每个时刻最危险点的疲劳损伤临界面；

所述最大损伤临界面确定单元与所述疲劳损伤临界面确定单元 连接，用于根据所述疲劳损伤临界面确定单元确定的每个时刻最危险 点的疲劳损伤临界面确定最大损伤临界面；

所述疲劳损伤累积程度确定单元与所述最大损伤临界面确定单 元连接，用于根据所述最大损伤临界面确定单元确定的最大损伤临界 面的等效应变时程并通过多轴疲劳寿命估算曼森-科芬公式确定列车 经过时桥梁结点的最危险点的疲劳损伤累积程度；

所述第二发送单元与所述疲劳损伤累积程度确定单元连接，用于 将所述疲劳损伤累积程度确定单元确定的所述最危险点的疲劳损伤 累积程度发送至所述数据库。

4.如权利要求1所述的铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤自 诊断系统，其特征在于，所述应变传感器位于每个桁架杆件中间截面 之受力平面的上下位置。

5.如权利要求1所述的铁路钢桁架桥梁结点的累积疲劳损伤自 诊断系统，其特征在于，还包括：

传输系统，与所述应变传感器以及所述弯矩与轴力时程转换模块 连接，用于将所述应变传感器采集的应力响应时程信号传输至所述弯 矩与轴力时程转换模块。