[发明专利]机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法

说明书

本发明提供了一种机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法，属于机械零部件表面应变监测技术领域。通过布置在机械零件表面的应变传感器监测其在工作过程中的应变状态，同时基于传感器得到的各测点应变数据对待预测位置的应变状态进行预测，实现对机械零部件关键部位应变的实时监测，防止机械零部件关键薄弱位置发生疲劳破坏，确保机械设备安全可靠的工作。

技术领域

本发明涉及一种机械零部件关键部位应变实时监测方法，属于机械零部件 表面应变实时监测技术领域。

背景技术

目前对于机械零部件关键部位应变的实时监测方案通常是在待测位置直接 安装应变传感器，然后实时监测机械零部件工作过程中关键部位的应变状态； 对于无法直接安装应变传感器的位置处应变的预测，测点在布置时，大多采用 等距布置的方案，无法准确反映机械零部件的实际应变情况。

基于以上情况，本发明设计了一种星型测点优化布局模型，能够节省应变 传感器的数量同时很大限度地对机械设备进行安全性监测；提出一种距离分布 模型，能够更好的反映机械零部件关键部位的实际应变情况；另外提出一种主 应变间接预测模型，能够运用各测点测量的数据对待预测位置主应变状态进行 合理预测，同时采用该布局方法能够预测出机械零部件关键部位沿各个方向的 应变情况，确保机械设备安全可靠地运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械零部件关键部位应变的实时监测方法，利 用应变传感器获取各测点的应变数据，对机械零部件关键部位的应变状态进行 合理预测，并及时反馈给操作人员，防止突发事故的产生，确保机械零部件安 全可靠地工作。

本发明的技术方案：

一种机械零部件关键部位测点优化布局下的应变实时监测方法，所用的机 械零部件关键部位应变监测系统，包含测量应变的应变传感器、接收无线信号 的无线网关、显示测量数据的计算机、表面测点优化布置模型、测点距离分布 模型和等效主应变间接预测模型；通过布置在机械零件表面各个应变传感器获 取各测点处的应变数据，同时基于无线网络协议传至计算机，实现对机械零部 件关键部位应变的实时监测；具体包括表面测点优化布置模型、测点距离分布 模型和等效主应变间接预测模型；

(Ⅰ)建立表面测点优化布置模型

在测量范围内，以主应变待预测点为圆心，以每条测量分支的长度为半径 构建测量圆；沿半径方向进行应变测点的布置，构建一种测点星型方式排布的 测点优化布置模型，布置方案中，n条分支按照等角度进行布置，每条分支的应 变测点数目相同，不同分支的测点分布规律相同，但同一分支内测点布置间隔 不同，总体布置方式(如图1)。

(Ⅱ)构建测点距离分布模型

根据表面测点优化布置模型，进行测点布置；根据工程应用，测点按照一 定距离规律分布时，能够更好的反映机械零部件的实际应变情况，同时有效提 高预测精度。测点距离分布模型(图2所示)，具体模型公式如下：

f(x)＝Rα(asin(x-π)+b(x-10)²+c)

其中：a-正弦系数，取值范围为0.02892～0.02941；

b-二次项系数，取值范围为-0.01307～-0.01286；

c-常系数，取值范围为1.296～1.315；

以上参数随所受载状况进行选取，随载荷的增大而减小；

α-结构载荷修正系数，取值范围为1.1～1.5，随应变突变情况的加剧而 增大；

x-测点编号1～3；

R-测量圆半径，取值范围为120～200mm，随载荷增大而减小；

f(x)-应变测点距离待预测点的距离；