【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的结构构件疲劳寿命管理系统及应用
本专利技术专利涉及建筑物联网设备领域,具体涉及一种基于物联网的结构构件疲劳寿命管理系统及应用。
技术介绍
塔吊是一种广泛应用于建筑施工中吊运器材物资的垂直运输机械设备,起到减能增效,提高工程质量的重要作用;据2018年中国工程机械设备年鉴统计,截至2018年,中国现有塔吊保有量在40-45万左右,并将随着建筑工业化的推广进一步扩大;而随着塔吊的广泛使用,安全事故不断发生,提高塔吊安全管理技术水平具有重大的现实意义。塔吊构件为钢材质构件,在长时间的交变应力工作状态下容易出现疲劳损伤,在超过某个应力界限的应力循环下服役时具有一定的安全使用期限,称为疲劳寿命。如“630kN.m以下、出厂年限超过10年的塔机由有资质评估机构评估合格后方可继续使用”;同时在《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)中对于塔吊结构构件的报废及工作年限也做出了相关规定:塔机主要承载结构件的正常工作年限按使用说明书要求或使用说明书中规定的结构工作级别、应力循环等级、结构应力状态计算、若使用说明书未对正常工作年限、结构工作级别做出规定,且不能得到塔机制造商确定的,则塔机主要承载结构件的正常使用不应超过1.25×106次应力循环。当前的塔吊设备管理中,主要依赖人工巡检排除塔吊结构件外观使用损伤带来的安全风险,而受限于当前人工手段的缺陷,几乎不能掌握较为可靠的塔吊结构件的剩余疲劳寿命,因此通常在设备报废处理中只能依赖在规定的使用年限后的相关机构检测结论来做出决定;另一方面建筑项目的施工 ...
【技术保护点】
1.一种基于物联网的结构构件疲劳寿命管理系统,包括物理层、边缘层、传输层、应用层;/n物理层:包括结构构件、振弦式传感器,所述振弦式传感器预安装在结构构件主肢内侧,所述结构构件烙印有立体二维码,该立体二维码是所述结构构件在出厂时基于该结构构件的规格型号信息、安全寿命信息及对应预安装的振弦式传感器的ID信息生成的唯一编码,该立体二维码对应的规格型号信息、安全寿命信息、振弦式传感器的ID信息被存储在云平台中;/n边缘层:包括通信模块,每个振弦式传感器信号连接一个通信模块,各通信模块通过传输层向应用层传输各振弦式传感器实时采集的应变量ε;/n应用层:包括云平台、本地服务器,所述结构构件在第g次项目使用时通过扫描立体二维码,使本地服务器从云平台导入立体二维码对应的信息并编制k个序号,本地服务器根据应变量ε、规格型号信息、安全寿命信息计算结构构件的以下信息:/n应力循环的实时值σ=ε×v,应力循环的峰值σ
【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的结构构件疲劳寿命管理系统,包括物理层、边缘层、传输层、应用层;
物理层:包括结构构件、振弦式传感器,所述振弦式传感器预安装在结构构件主肢内侧,所述结构构件烙印有立体二维码,该立体二维码是所述结构构件在出厂时基于该结构构件的规格型号信息、安全寿命信息及对应预安装的振弦式传感器的ID信息生成的唯一编码,该立体二维码对应的规格型号信息、安全寿命信息、振弦式传感器的ID信息被存储在云平台中;
边缘层:包括通信模块,每个振弦式传感器信号连接一个通信模块,各通信模块通过传输层向应用层传输各振弦式传感器实时采集的应变量ε;
应用层:包括云平台、本地服务器,所述结构构件在第g次项目使用时通过扫描立体二维码,使本地服务器从云平台导入立体二维码对应的信息并编制k个序号,本地服务器根据应变量ε、规格型号信息、安全寿命信息计算结构构件的以下信息:
应力循环的实时值σ=ε×v,应力循环的峰值σmax,应力循环的谷值σmin,应力幅平均应力
荷载效应S=ε×v×E;
各级荷载效应下结构构件破坏需要的疲劳循环次数Ni,i为本地服务器给各结构构件编制的序号,当应力幅σn小于界限应力σ1时,为高周疲劳,该荷载效应下结构构件的疲劳循环次数Ni采用名义应力法进行计算,依赖结构构件所对应的应力-寿命曲线,当应力幅σn大于界限应力σ1时,为低周转疲劳,该荷载效应下结构构件的疲劳循环次数Ni采用局部应力-应变法进行计算,依赖结构构件所对应的应变-寿命曲线;
结构构件在各级荷载效应下经历应力循环的次数n′i:应力幅σn小于能够产生疲劳损伤的应力阈值σt时,不对应力循环次数n′i进行累加,当应力幅σn大于应力阈值σt时,对应力循环次数n′i进行累加;
疲劳损伤
所述云平台根据本地服务器计算得到的疲劳损伤Dj更新剩余疲劳寿命j表示结构构...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵挺生,张充,朱水元,张伟,
申请(专利权)人:华中科技大学,武汉华中科大土木工程检测中心,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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