[发明专利]基于支持向量机的塔式起重机损伤识别方法

说明书

本发明涉及一种基于支持向量机的塔式起重机损伤识别方法，目的是为了解决目前对塔机损伤的识别大多采用人工进行定期检修的方法、耗时耗力的技术问题。本发明包括如下步骤：根据塔式起重机的尺寸数据，建立ANSYS有限元模型；设置多种损伤工况进行模态分析，将模态分析结果分为训练组样本和测试组样本；建立支持向量机损伤识别模型；将训练组样本数据输入支持向量机损伤识别模型进行训练，训练完成后保存训练好的支持向量机损伤识别模型；利用训练好的支持向量机损伤识别模型对塔式起重机进行损伤识别。本发明能够显著提高塔机结构损伤识别的灵敏度，精确定位损伤位置和损伤程度，节约了人力物力，大大提高了工作效率，且具有高度的智能化。

技术领域

本发明属于塔式起重机的损伤识别技术领域，具体涉及一种基于支持向量机的塔式起重机损伤识别方法。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，又名“塔式起重机”，是工地上一种必不可少的设备。用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。在工业厂房建设、国家标志建筑(奥运会体育场)、城市标志建筑(电视大厦)、居民生活建筑楼层、大型船只(航母)停泊港口与世界级大型桥梁建设、国家核能发电区域建设、风力发电机组的吊装、火力发电厂冷却塔建设以及大型水坝(三峡大坝)建设与水力发电机组设备的吊装都用到了塔式起重机，并且发挥了不可替代的作用。

塔机作为建筑施工中一种不可或缺的吊装设备，大大提升了建筑施工的工作效率，节约了劳动力，但同时因对设备的检查、维护保养不到位或操作不当等原因，经常会出现一些安全事故。近几年来，塔机坍塌造成人员伤亡的事故时有发生。

为了保证生命和财产的安全，对塔式起重机进行定期检修是必不可少的一个环节。由于塔机自身结构的复杂性，现有的塔机损伤识别方法，大多采用人工进行定期检修，这种方法耗时耗力，因此迫切需要有效的手段对塔机进行安全监控以及安全评估。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前对塔机损伤的识别大多采用人工进行定期检修的方法，这种方法耗时耗力，并且无法实时对塔机的损伤状况进行安全监控的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于支持向量机的塔式起重机损伤识别方法，包括如下步骤：

(1)根据所要预测损伤位置及损伤程度的塔式起重机的尺寸数据，建立ANSYS有限元模型；

(2)设置多种损伤工况进行模态分析，将所得到的损伤工况模态分析结果分为训练组样本和测试组样本；分别提取各个损伤工况下的加速度时程响应，并进行小波包分解，进而构造得到小波包能量变化率损伤指标；

(3)建立支持向量机损伤识别模型，将步骤(2)得到的小波包能量变化率损伤指标作为支持向量机损伤识别模型的输入参数，将塔机损伤位置以及损伤程度作为支持向量机损伤识别模型的输出参数；

(4)将训练组样本数据输入步骤(3)中建立的支持向量机损伤识别模型进行训练，训练完成后利用步骤(2)所划分出的测试组样本对支持向量机损伤识别模型进行测试及修正，训练完成后保存训练好的支持向量机损伤识别模型；

(5)利用步骤(4)训练并测试修正好的支持向量机损伤识别模型对塔式起重机进行损伤识别。

进一步地，所述步骤(2)中设置的多种损伤工况包括单位置损伤、多位置损伤和不同程度损伤；其中，损伤以弹性模量E的折减来表示，损伤程度以弹性模量E的折减量来表示。

进一步地，所述不同程度损伤设置为10％、20％、30％、50％四种损伤程度，通过改变弹性模量E来实现。