[发明专利]盾构设备及其实时寿命的预测系统和预测方法

权利要求书

1.一种盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，包括：

采集处理装置，所述采集处理装置用以采集并处理当前盾构设备的驱动系统的驱动力矩以及当前盾构设备的推进系统的推动力；

数据存储装置，所述数据存储装置用以存储驱动系统和推进系统的核心部件的载荷传递关系、极限载荷安全阈值、极限疲劳载荷、载荷应力函数；

极限识别预警装置，所述极限识别预警装置电连接于所述采集处理装置和所述数据存储装置，所述极限识别预警装置用以根据所述驱动力矩、所述推动力和所述载荷传递关系分别得到当前任一核心部件随时间变化的载荷历程数据，并根据所述载荷历程数据判断是否超过所述极限载荷安全阈值，若超过，则报警；所述极限识别预警装置还用以根据所述载荷历程数据得到各个循环的载荷均值和载荷幅值；

剩余疲劳寿命计算装置，所述剩余疲劳寿命计算装置电连接于所述数据存储装置和所述极限识别预警装置，所述剩余疲劳寿命计算装置用以当所述载荷幅值大于所述极限疲劳载荷时，利用所述载荷应力函数将所述载荷均值和所述载荷幅值转换为核心部件上各个疲劳热点的循环应力均值和循环应力幅值，并根据所述循环应力均值和所述循环应力幅值计算得到核心部件的剩余疲劳寿命；

所述剩余疲劳寿命计算装置包括：

应力合成模块，所述应力合成模块用以将全部疲劳热点在各类载荷下的所述循环应力均值和所述循环应力幅值进行合成，得到任一核心部件上疲劳热点的总循环应力均值和总循环应力幅值；

疲劳损伤值计算模块，所述疲劳损伤值计算模块用以根据修正后的S-N曲线、所述总循环应力均值和所述总循环应力幅值计算得到在各循环载荷下的疲劳损伤值；其中，所述数据存储装置存储S-N曲线，所述疲劳损伤值计算模块用以根据载荷均值法对所述S-N曲线进行修正，以得到所述修正后的S-N曲线；

累积疲劳损伤计算模块，所述累积疲劳损伤计算模块用以根据疲劳损伤理论对全部所述疲劳损伤值进行累积计算，以得到全部所述疲劳热点的累积疲劳损伤值；

剩余寿命计算模块，所述剩余寿命计算模块用以根据所述累积疲劳损伤值计算得到全部核心部件的剩余疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，还包括：

载荷谱生成装置，所述载荷谱生成装置用以当所述载荷幅值大于所述极限疲劳载荷时，获得载荷循环频次和载荷循环幅值，并根据载荷谱归纳方法计算得到全部核心部件的疲劳载荷谱。

3.根据权利要求2所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，还包括：

显示装置，所述显示装置电连接于所述极限识别预警装置、所述剩余疲劳寿命计算装置和所述载荷谱生成装置，所述显示装置用以显示当前盾构设备的推进系统的推动力、全部核心部件的所述剩余疲劳寿命和所述疲劳载荷谱，还用以当核心部件所受载荷超过所述极限载荷安全阈值时，通过高亮颜色显示超限载荷。

4.根据权利要求3所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，所述数据存储装置和所述载荷谱生成装置电连接，所述数据存储装置还用以存储所述疲劳载荷谱。

5.根据权利要求2所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，所述极限识别预警装置包括：

载荷数据判断模块，所述载荷数据判断模块用以判断所述载荷历程数据中的当前载荷数据是否为最大值，若是最大值，则判断所述当前载荷数据是否超过所述极限载荷安全阈值，若不是最大值，则判断所述载荷历程数据中的下一个数据是否为最大值，直至判断出所述载荷历程数据中的最大值，并判断所述最大值是否超过所述极限载荷安全阈值。

6.根据权利要求2所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，所述极限识别预警装置包括：

删除模块，所述删除模块用以当所述载荷幅值小于等于所述极限疲劳载荷时，删除当前所述载荷幅值所对应的循环。

7.根据权利要求2所述的盾构设备的实时寿命的预测系统，其特征在于，所述数据存储装置具体为专家数据库模块，所述专家数据库模块还存储核心部件的材料参数和用以计算所述剩余疲劳寿命的计算模型。