[发明专利]一种船用起重机的支撑柱的弯矩计算方法及装置

说明书

本申请公开了一种船用起重机的支撑柱的弯矩计算方法及装置，该方法包括获取模拟单位弯矩下的单位应力响应状态计算值；获取实际单位弯矩下的应力传感器实际测量的单位应力响应状态测量值；根据所述单位应力响应状态测量值与所述单位应力响应状态计算值之间的对应关系，确定两者之间的换算系数；根据实际工作负载下所述支撑柱上所述应力传感器实际测量的应力响应状态测量值，确定所述三维有限元模型上的模拟弯矩计算值；最后由所述模拟弯矩计算值确定实际工作负载下所述支撑柱的实际弯矩值。本申请由测量值与计算值之间相对确定的换算系数，通过测量值确定具有等效关系的实际弯矩值，从而使得支撑柱实际弯矩的确定可以在起重机工作状态下随时进行。

技术领域

本申请涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船用起重机的支撑柱的弯矩计算方法及装置。

背景技术

船用起重机械是一种涉及人身和财产安全，具有较大危险性的特种设备，因此其结构健康状态长期受到研究人员的关注。

近年来，随着起重机械数量的快速增长，起重机械的结构健康状态监测技术得到长足的发展。鉴于船舶在恶劣的海洋环境中工作时起重机械设备的工作环境更为复杂多变，起重机械结构本身受载响应状况相较于陆地情形也更加复杂。而当前船用起重机械设备的健康状态检测通常是由检验检测机构进行的逐台定期检测。其缺点是检测需要在起重设备停机状态下进行，难以反映起重机械设备在工作过程中实际受载状况。

而实际情况下在评估船用机械设备的健康状态时，不仅需要起重机械结构本身的应力响应情况，还需要确定相对应的外载，亦即起重机械结构在正常工作时的工作负载。以便评估起重机械结构在该外载作用下对起重机械结构健康状态的影响。因此，如何通过起重机械结构监测点的监测数据来推算出起重机械结构的外载，或者说起重机械结构的实际工作负载产生的实际弯矩，也是船用机械设备结构健康监测中一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本申请实施例第一方面提供了一种船用起重机的支撑柱的弯矩计算方法，包括：

获取模拟单位弯矩下所述支撑柱的三维有限元模型的确定截面处一组相正交位置上的单位应力响应状态计算值；

获取实际单位弯矩下所述支撑柱上相应截面处一组相正交位置上的应力传感器实际测量的单位应力响应状态测量值；

根据所述单位应力响应状态测量值与所述单位应力响应状态计算值之间的对应关系，确定两者之间的换算系数；

基于所述换算系数，根据实际工作负载下所述支撑柱上所述应力传感器实际测量的应力响应状态测量值，确定所述三维有限元模型上的模拟弯矩计算值；

根据所述模拟弯矩计算值与所述支撑柱上相应位置的实际弯矩值的等效关系，由所述模拟弯矩计算值确定实际工作负载下所述支撑柱的实际弯矩值。

一些实施例中，获取模拟单位弯矩下所述支撑柱的三维有限元模型的确定截面处一组相正交位置上的单位应力响应状态计算值之前，还包括：

构建所述支撑柱的三维有限元模型；

按照所述支撑柱的实际结构，对所述三维有限元模型的底端施加固定边界条件，顶端施加模拟单位弯矩。

一些实施例中，获取模拟单位弯矩下所述支撑柱的三维有限元模型的确定截面处一组相正交位置上的单位应力响应状态计算值，包括：

对所述三维有限元模型进行有限元分析；

基于所述有限元分析，计算获得所述三维有限元模型的确定截面处一组相正交位置上的单位应力响应状态计算值ei_x和ei_y。

一些实施例中，获取实际单位弯矩下所述支撑柱上相应截面处一组相正交位置上的应力传感器实际测量的单位应力响应状态测量值，包括：

对所述支撑柱顶端施加实际单位弯矩；