автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Методика оценки нагруженности крановых конструкций и их элементов с помощью ЭВМ и датчиков интенсивности нагружения

11 г" ""

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ч

БАГДАДИ Шауки Зухейр

УДК 621.86.01:531.78:681.3

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ НАГРУЖЕННОСТИ КРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИИ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ' И ДАТЧИКОВ ИНТЕНСИВНОСТИ НАГРУЖЕНИЯ

Специальность 05.05.05 "Подъемно-транспортные машины"

Диссертация lia сонекание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург -1995 г.

J

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете

Научный руководитель -кандидат технических наук,

доцент Соколов С. А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Копельман Л. А,, - кандидат технических наук, доцент Розовский Н. Я.

бедущее предприятие - АО "Подъемтрансмаш"

г. Санкт-Петербург

Защита состоится "А." 1995 г. -в // часов на заседание

диссертационного совета Д 063.38.20, при Санкт-Петербургском Государствен ном Техническом Университете по адресу. 195251 г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, кора!, ауд. 41.

С диссертацией можно ознакомятся в библиотеке СЛбГТУ.

Ваши отзывы на автореферат в 2 экз., заверенные гербовой печатью просим направлять в диссертационный совет университета.

Автореферат разослан " У * 1995 года.

Ученый секретарь-диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Смирнов В.Н

ОПЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Роль и ответственность грузоподъемных магаин в современном производстве очень велика, во многих отраслях промышленности (металлургии, строительстве, тяжелом машиностроении) и ш транспорте они работают п составе основных транспортно-технологических потокон. Ого с одной стороны приводит к высокой интенсивности их использования, а с другой - к жестким требованиям, предъявляемым к их надежности. При этом важнейшим условием надежности крана в целом является надежность его металлической конструкции. Огкая конструкции приводит к экономическим потерям, спязяпным с длительными простоями крагга и затратами на ремонт, а о некоторых случаях к крупным разрушениям и человеческим жертвам. Наиболее характерной причиной отказов металлических конструкций является усталостное разрушение. Поэтому прогноэиропание долговечности по критерию сонротиппения усталости представляет собой весьма актуальную инженерную проблему.

Как известно, серийные краны эксплуатируются в различных условиях, и зачастую реальный режим работы существенно отличается от паспортного. Вариации интенсивности работы крана приводят к большому разбросу долговечности конструкций. В связи с этим весьма актуальным является разработка методик, дозволяющих ■ оценить реальную нагружешюсгь конструкций и прогнозировать возможность их досрочного выхода из строя или, наоборот, продление срокон службы сверх нормативных. Решение этой задачи имеет большое экономическое значений. При лродпемт срока эксплуатации необходимо гарантировать надежность конструкции) для чего т[1сбуются достоверные данные''о ее техническом состоянии ¿1 интенсивности эксплуатационного нагружения, методика получения которых до сих пор не имеет достаточного теоретического и материального обеспечения.

Нель диссертации : разработка расчетескжсперимецгалыюй методики оценки параметров эксплуатационной циклической - нагруженное™ конструкций и их элементов. В рамках данной проблемы решены следующие основные задачи: •'.- '.•'.■•' ' .'

-создание, методики применения стальных разрушаемых датчиков интенсивности нагружения элементов кмюфукций; .

•создание . методического и программного обеспечения тензометрических исследогкишй пагружешгоет конструкций.

Метопы исследования В работе использованы теория прочности конструкций, механика разрушения, Метод конечных элементов, теория вероятностей и математическая статистика. , Кроме того использопаны экспериментальные методы тензометрического исследования напряжетгоо-

деформиропанного состояния конструкций, методы ипплапии конструкций при статических и циклических нагрузках. 1(о всех разделах работы тирокс испольаоианы ЭВМ.

V Научную новизну работы составляют:

1. Математическая модель для ощюделения фактической мяфуженности кранопой конструкции по стандартной классификации с использованием стальных разрушающихся датчиков.

2. Математическая модель для определения шм'инсшшосгг циклического нагруженйя конгтрукгигшок) момента с использованием стальных разрушавшихся датчиков, учитывающая париации спектро! нагруженйя и усталостные характеристики конструкции и щи чика.

3. Универсальная щхлрамма статистического моделировании аожиш детерминированных функций случайных аргумент™, и полученные с 1ч помощью результаты исследования предложенных математических моделей.

4. Корреляционная зависимость показателей наклона усталостны) кривых сварных соединений от основных прочностных и усталостны) характеристик.

5. Рекомендации по проектированию стальных разрушающихся датчикш интенсивности , нагруженйя и выбору их параметров конкретно! конструктивное исполнение датчика и крепления его на конструкции.

6. Методика и программное обеспечение для оперативной обработм информации о циклическом нагружении элемента конструкции и параметра: движения машины при эксплуатациошшх тстпометрических нсследонаниях I использованием ПЭВМ и однокристальных ЭВМ. Для этого пыполнеш модификация известного алгоритма схематизации но методу "потоков дождя".

7. Малогабаритный манипулятор и соогвпгтнуюшм П[)ограммно1 обеспечение для полуавтоматического ввода осциллограмм с бумажны: носителей в ЭВМ.

Практическая ценность работы заключается п создании методиш проектирования и практического применения датчиков интенсивное™ циклического нагруженйя элементов для крановых металлически конструкций. Результаты работы пригодны для практической реализации ) при внедрении могут привести к продлению установленного ресурс, малонагружеиных кранов и предотвращению внезапного разрушения крано! эксплуатируемых чрезмерно интенсивно. Возможно применение результате для создания унифицированной методики по исследованию эксплуатационно) нагруженности крановых конструкций и их элементов.

Программное обеспечение для ввода, обработки и визуализации 1роцессов цнкл1гческого нагружения конструкции доведено до готовности к фактическому применению и испытано в имитационном режиме.

Промышленная реализация, Предложенная методика применения :талъных разрушаемых датчиков была реализована на мостовом кране г/п Ют Гатчинского ДСК. В практику научных работ кафедры внедрена универсальная программа статистического моделирования, допускающая исследование любых функций до 99 случайных аргументов.

Разработанное и изготовленное устройство для считывания эспиллограмм, а также специальное программное обеспечение использованы при обработке результатов экспериментальных исследований плавучего крана г/п 5т.

Апррбацня работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры ПТСМ СПбГТУ (1994 г.) ч доложены на конференции "Строительные и дорожные машины и их использование в современном строительстве" (1995 г.).

Публикации. Основные результаты работы изложены в 2 статьях, которые приняты к печати.

Структура н объем работы Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, приложений. Работа содержит 140 страниц машинописного текста с иллюстрациями, приложения занимают 79 страниц 37 из них - тексты разработанных программ. Список лнтерагуры включает 138 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении на основе краткого анализа проблемы обеспечения эксплуатационной надежности конструкция обоснована необходимость совершенствования методов исследования их нагруженности. Классифицируются известные методы и определяются цели и задачи настоящего исследования. '

В первой главе дан обзор методов исследования нагруженности крановых конструкция, необходимых для прогноза их долговечности. При этом отмечается, что в комплексной постановке проблемы долговечности крановых конструкция исследуются в трудах М.М.Гохберга, В.И.Бряуде, А.А.Зарецкого, а также зарубежных ученых НейасИ Е., Меи^еЬаиег Д. Исследованию усталостных характеристик конструктивных элементов посвящены работы В.Н.Труфякова, Н.А.Клыкова, В.Н.Юшкевича, И.В.Кудрявцева и др. Нагруженность конструкций анализируется в работах С.А.Казака, Н.И.Григорьева, П.З.Петухова.. На основании работ этих исследователей построены нормативные расчетные методики, используемые в основном на

стадии проектировании. Выполнение индивидуального прогноза долговечности в процессе эксплуатации требует экспериментального исследования нагруженности конструкции, методы и средства которого анализируются о настоящем разделе.

Различают цифровые устройства регистрации интенсивности нагружения и датчики интенсивности нагружения (ДИН). К первым относятся устройства, основу которых составляют микропроцессоры или бортовые ЭВМ. Они фиксируют в цифровой форме историю нагружения данного конструктивного элемента. Достоинства цифровых устройств очевидны. Они позволяют решать большинство задач, связанных с оценкой параметров нагруженности.1 Однако их неизбежным недостатком остается потребность в непрерывном электрическом шгганин и обслуживании. Этого недостатка лишены ДИН, Их осноиу составляют чувствительные элементы - датчики, установленные на объекте и подвергаемые воздействиям, подобным тем, которые воспринимает элемент конструкции. Вследствие возникающих в ДИН необратимый повреждений его параметры изменяются, Измеряя эти параметры, можно сделать выводы о степени нагруженности соответствующего элемента конструкции. Общие теоретические основы обработки результатов измерений с помощыо ДИН можно найти в работах В.В.Волотина.

, Наиболее изученными являются ДИН основанные на проволочных, фольговых или полупроводниковых тензорезисторах. Им посвящены работы ВЛТГрощенко, В.И.Ьойко, В.В.Волотина и др. Природа физических процессов, протекающих в этих датчиках принципиально отличаются от усталостного повреждения сварных узлов. Поэтому применение их как датчиков - аналогов весьма затруднительно. В частности это связано с существенным различием наклонов усталостных кривых сварных узлов и кривых равного повреждения датчиков, различными уровнями порогов повреждаемости и др. В работе О.А.Пылаепа исследована возможность применения групп этих датчиков для оценки параметров спектров нагружения крановых конструкций.

Перспективными для краностроения являются стальные разрушаемые датчики юаггенсивяости пагружения (СДИН), которые под воздействием циклических нагрузок накапливают,' как и сама конструкция, усталостное повреждение. Но процесс этот-идет более интенсивно за счет умножения деформации с помощью специальной конструкции датчика. СДИН имеют простую конструкцию, не требуют измерительных приборов, могут оставаться на конструкции Ь течении мно№х лет. Однородность процессов повреждения в датчике и конструкции позволяет использовать его как датчик - аналог, на котором в определенном масштабе моделируется срок службы конструкции.

Исследование отдельных свойстп СДИН встречается в работах N17131 С.К., Огапск Л.К и др. Однако методики их применения для прогкоэи[ювания долговечности конструкций с учетом цссташюнарности нагружепия, существования порога повреждаемости и вероятностных свойств датчиков и конструкции отсутстлуют.

В данной работе исследуюга; попроси методики практического применения стальных разрушающихся датчиков интенсивности нагружения для получения информации о нагруженности крановых конструкций и отдельных их элементов, принципы их нроектщювания, установки, обработки показаний. Математические модели оборудованы программными продуктами, в том числе для анализа достоверности показаний датчиков методом статистического моделирования, и дли получешш предварительной шгформящш о пиле распределении амплитуд напряжений в месте установки датчика.

Вторая глава постигши разработке принципов проектиропаиия СДИН. В ней рассматривалась конструкция стального разрушаемого ДИН в виде пластины с надрезами, имеющей утолщенные хвостовики (рис.1). Датчик присоединяется к металлической конструкции за хпостовики и деформируется имеете с ней с некоторым коэффициентом умножения деформации

( ц - - -'- > 1, где ст.- - напряжение - нетто в датчике в сечении с надрезом, ст -о *

напряженке п конструкции я месте установки датчика), необходимым для ускорения процесса накопления повреждения и нем по сравнению с -конструкцией. Малая толщина позволяет уменьшить продольные усилия при пагружекии датчика, что упрощает его креплеште, уменьшает искажение напряженно-деформационного поля' о месте его установки и уменьшает дополнительные изгибные напряжения, возникающие при устаноикс датчика на неровные поверхности. Кроме того, па плоской детали легче наблюдать за возшшгапоннем и развитием трепшш* • "

При проектиропашш СДИН . необходимо обеспечить заданные усталостные характеристики, что выполняется путем подбора конфигурации концентратора. Наиболее технологичным й стабильным котщентратором является двусторонний надрез. При этом усталостные характеристики датчика определяются по методике ГОСТ 25.504-82.

Определение коэффициента умножения деформации ц производится по следующей формуле (обозначения на рисЛ, индексы 1 - дпя пластины, 2 - для хвостовиков): • •'.

тт-тпг----т (1)

Здесь Е - модуль упругости материала, Р - площадь поперечного сечения; кс - коэффициент податливости соединения ГДИН с конструкцией; к( - коэффициент, учитывающий снижение податливости СДИН связанное с изгибом датчика^

Расчет напряженно-деформированного состоянии СДИИ методом конечных элементов показал, что несимметричная в вертикальной плоскости конфигурация датчика вызывает изгиб пластины, который не только отражается на ее долговечности, ко и приводит к существенному снижению коэффициента умножения деформации. В работе даны рекомендации но учету этого влияют. Определено также влияние глубины надреза на податливость датчика, которое не Превышает 10%. На основании тешометрическт исследований датчика определены значения коэффициента кс.

Показано, что система крепления датчика на конструкции должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечить высокую надежность с течении всего времени работы СДИН, ие создавать в датчике дополнительных продолигах напряжений, не ослаблять рабочее сечение конструкции, иметь наибольшую компактность.

Эти требования выполнимы при прижатии СДИН к конструкции струбцинами через подкладки. Кроме того такое съемное крепление не повреждает конструкцию и позволяет, при необходимости, многократне устанавливать разные СДИН в одно и тоже место. Это в свою очередь организационно , упрощает Задачу установки СДИН для исследования эксплуатируема конструкций. Наличие подкладок позволяет унифицировать изготовление СДИН, а обеспечение необходимого умножения деформации производить регулировкой базы датчика, то . есть расстояния межд)

юдкладками. Однако крепление с помощью пихтовых зажимов накладывает ограничение на нолмоашыо места yen попки; необходимо наличие ггоясных ;весов или, в случае крепления на ферменные конструкции, • открытого :ечения стержней.

Экспериментом установлено, что кропление с помощью сварки приводит < возникновению больших неконтролируемых остаточных напряжений в итчике. Кропление с помощью клея не может гарантировать надежность при длительном использовании п течении нескольких лет.

Экспериментально изучены технология изготовления и свойства мтчикоп из двух марок сталей, что расширяет возможности обеспечения теобходимых усталостных характеристик СДИН. Испытаны датчики с свостовиками, присоединенными контактной сваркой, и даны рекомендации ю их проектированию.

Наличие тонкой пластины в СДИН создает опасность потери устойчивости при сжимающих усилиях. Поэтому устанавливать его геобходнмо таким образом, чтобы сжимающие напряжения в нем были минимальными. Например, его можно устанавливать ira нижнем поясе мостового крана тгри разгрузке пролетного строения от неса груза, или [аоборот, па верхнем поясе при нагрузке пролетного строения номинальным рузом. Также это важно с точки прения учета средних напряжений циклоп (агружония. При работе датчика в области 'сжимающих напряжений увеличивается зависимость его пределов выносливости от средних значений тапряжения, что увеличивает ошибку в оценке его показаний но предлагаемой здлее методике.

Коэффициенты концентрации напряжения (aи умножения реформации (ц) должны быть выбраны таким образом, тюбы долговечность датчика составляла не менее (l-^5)-10"t циклов нагружения, так как в области меньшей долговечности (малоцикловой усталости) имеют место отклонения усталостной кривой оТ прямолинейной формы.

По результатам эксперимента, проведенного в натурных условиях, разработаны рекомендации по установке датчика на работающие конструкции.

В третьей глада излагается методика оценки нагруженное™ кранон и усталостного повреждения сварных соединений с применением стальных разрушаемых датчиков. . В зависимости от места установки датчика интенсивности погружении (ДИН) и метода обработки ого показаний можно получить информацию либо о степени нагруженное™ крана и его металлической конструкции в целом, либо о нагружсниости конкретного конструктивного элемента. В основе методики лежит допущение о гправедлипостН гипотезы линейного суммирования повреждений.

параллельности усталостны* кривых датчика и элемента конструкции в диапазоне изменения коэффициентов асимметрии циклов их нагружения, а также равенства нулю их коэффициентов чувствительности к асимметрии цикла.

В диссертации предложена методика оценки с помощью СДИН фактического значения коэффициента нагруженности по ГОСТ 25.546-82. Для этого находится величина

ЪКа) с,.® (ц-у-ч»^ ср о> где О • номинальный вес поднимаемого груза;

Ср * количество циклов подъема груза за срок работы датчика; о о.1, -предел выносливости датчика при симметричном нагружении на базе Мц циклов;

т • показатель наклона усгалостиой кривой при том же нагружетш; V ♦ передаточный коэффициент или коэффициент пропорциональности между весом поднимаемого груза и спряжениями в местй установки СДИН;

р • коэффициент умножения номинальных напряжений и датчике; со • отношение повреждения датчика от всего спектра напряжений при Одном рабочем цикле крана к повреждению от максимального единственного глобального цикла напряжения в этом спектре;

у . • динамический Коэффициент для первого случая нагружения в месте установки датчика;

сЦ • повреждение датчика, которое на момент его разрушения принимается равным 1,

После определения XV из уравнения ■

' (3)

Г а(ш.1|+1)'

рассчитывается коэффициент наклона линейного спектра нагрузки (а), и подставляется в выражение

4 .

откуда находится Кр, соответствующий т = 3 при равномерном распределении бесов грузов, как предполагается в отечественных нормах. В работе вычислена поправка, позволяющая находить коэффициент Кр по усеченному нормальному распределению весов поднимаемых грузов, принятому во многих ■ зарубежных нормах (рис.2, где = \У{по ус.норм.}^{по равном,}).

В этой же глапе представлена методика оценки накопленного усталостного повреждения в элементе конструкции с помощью СДИН. При этом также использованы вышеуказанные допущения.

2.4 2 '

1.4 1

----- ---- --т=4 ■ - - т=5 - - П1--6 -- т=7 — т=8

— ----

N

-- — т= У

' * ч.

---- --•А

0.25

0.45

Кр

Рис.2. Зависимость отношения Э(\У) отКрИ ш.

Если показатели усталостных кривых датчика и сварцого соединения равны т, г т. = ш, то оценка производится с пбмощью уравнения

(5)

Если показатели усталостных кривых датчика и сварного соединения различны, то оценка возможна только с учетом дополнительной информации о виде гистограммы схематизированного нагружеиия сварного соединения. Тогда расчет ведется по формуле

2>Г-у.

ь-Ь'кГ

2а.

где

ступени предполагаемой гистограммы распределения

«амплитуд напряжения сварного соединения в относительных координатах; сг,„ - максимальная амплитуда напряжений в сварном элементе, находится расчетным путем или тензометрией.

Из последнего соотношения видно, что па оценку повреждения влияют не только, усталостные характеристики объектов и абсолютный уровень нагруженности, но и форма распределения амплитуд напряжений в исследуемом месте.

Для того, чтобы максимальная погрешность оценки h в (б), "связанная с вариациями формы распределения амплитуд напряжений, не превышала 20% отношение показателей степени mg / m,» на должно превышать 1,1.

Такая чувствительность математической модели к показателям наклона усталостных кривых привела к необходимости их дополнительного исследования. Для этого были проанализированы результаты пульсагорных испытаний около 200 серий образцов полученных в лаборатории прочности стальных конструкций СПбГТУ. В результате найдена следующая универсальная зависимость, позволяющая вычислять показатель m при любой асимметрии цикла

— = -0,360.|gp5S-1-0,121, (7)

m { ов )

где <так =0,5(1,1-0,9Л)аш - предел выносливости, приведешшй к симметричному циклу.

Математическая модель (6) является функцией ряда случайных параметров. Для оценки надежности расчетов с ее помощью необходимо знать распределение этой функции. Аналитический анализ распределения, при такой сложности модели не представляемся возможным. Поэтому был использован метод статистического моделирования. Для его реализации была разработана универсальная программа статистического моделирования детерминированных сложных функций многих случайных переменных (STATMOD). Вид исследуемой функции задается в файле исходных данных вместе с параметрами распределения аргументов. Программа позволяет работать с функциями до 99 аргументов и обеспечивает поочередную визуализацию результатов. С помощью этой программы исследовага математическая модель (6).

Таким образом, для выполнения оценки кагружешгости конструкции с помощью СДИН необходимо выполнить следующие действия:

• Определить параметры распределения характеристик исследуемого сварного соединения, а именно предела выносливости при симметричном цикле o.iw и предела прочности oBw на основании экспериментальной или априорной информации (эти данные имеются в литературе).

• Рассчитать медианное значение показателя наклона усталостной кривой сварного соединения ш» по медианным значениям <т_,„ и ав„ .

• Провести ,, итеррациошшй проектировочный расчет геометрии концентратора и выбор материала для получения требуемого значения показателя наклона усталостной кривой датчика = mw и его предела нынослиности ст.ц.

• Изготовить СДИП и провести серию Тарирооочных усталостных испытаний дня получения фактических параметров распределения значений o.lg и нахождения nig.

• Пронести серию расчеюп методом статистического моделирования

ожидаемой иешгпшы повреждения сварного соединеш1я d = — за время

h

работы датчика с целью определения необходимого усилишя деформации р, которое обеспечит требуемую точность прогноза.

• Оценить расчетом ожидаемую долговечность датчика и обоснопать частоту его осмотров.

• Установить датчик на kohci рукции и щюизводить регулярные наблюдения.

• Зафиксировав разрушение датчика, выполнить по (6) расчёт накопленного повреждения конструкции за срок работы датчика.

В четвертой главе'рассматриваются методы исслсдазамия нагружеп-иости элементов конструкций с помощью цифровых регистрирующих устройств.

Для сбора статистической информации о нагруженности элементов крановых конструкций п эксплуатационных условиях целесообразно использовать автономный прибор, позволяющий накапливать и представлять в удобной для обработки форме информацию о циклическом нагружении отдельных элементов. При этом желательно иметь возможность параллельно с записью процесса изменения напряжений фиксировать дополнительные дашше о рабочих движениях машины и выполняемых! технологических операциях. Для этой нсли было разработано программное обеспечение для измерительно-вычислительного устройства, которое производит обработку сигнала одного тенподатчика, доклеенного на элемент кранопой конструкции и представляет результат в цифровой форме, доступной Для обработки на' ЕЗМ. Оно позволяет также фиксировать информацию о последовательности Технологических операций но перемещению грузов. Это дает возможность оценить интенсивность нагружения исследуемого элемента от каждого характерного цикла работы и от инерционных нагрузок при работе механизмов крана в отдельное™, или от совместной их работы, в зависимости от постановки эксперимента. Кроме того дашше о распределении напряжений в элеме1ггах крановых конструкций нужны для расшифровки данных, получаемых с помощью стальных разрушаемых датчиков интенсивности нагружения.

Устройство состоит из компактного измерительного преобразователя (ИП) и ЭВМ, совместимой с IBM PC. ИП построен на база операционных усилителей и аналого-цифровою преобразователя. Входы ИЙ подсоединяют к Тензореэистору, наклеенному на исследуемый- элемент конструкции. ИП

преобразует сигнал, возникающий при изменение сопротивления тешорезисгора, и цифровой, код который считьшается в ЭВМ через один из ее портов. Применение IBM I'C совместимой вычислительной машины дает возможность пользоваться ЭВМ моделей Laptop или Notebook. Они более стойкие к вибрациям и перемещениям, чем настольные, имеют автономное питание, удобны в транспортировке и более приспособлены для натурных испытаний. Дня управления этим комплексом написана программа (ОСГОШК). Программа обеспечивает выполнение следующих операций: считывание показаний ИП, поступающие на порт ЭВМ, анализ появления экстремумов и их регистрация, запись текущего направления вращения механизмов крат и их совместная регистрация со значениями экстремумов, схематизации процесса иагружения исследуемой точки конструкции. При этом допускается визуализация измерительно-вычислительного процесса, а также визуализация процесса настройки ИП.

Схематизация процесса нагружения в программе происходит по методу "потокон дождя" и памяти ЭВМ сразу с появлением нового экстремума. Это экономит общее расчетное время по сравнению с обычно применяемым попторным считыванием с магнитного нос^селя. Подложенный алгоритм схематизации отличается от известных в литературе тем, что он требует минимального объема оперативной памяти для хранения массива экстремумов незавершенных потоков. Предусмотрена специальная процедура Лпля обработки незавершенных потоков при переполнении массива для их хранения и в случае завершения работы программы. . .

При визуализации процесса схематизации, на экране отображаются движение осциллограммы, находящиеся, в памяти незавершенные потоки и гистограмма схематизированного процесса. Разрешение и запрет визуализации происходит нажатием на определенную клавишу. Отключение визуализации позволяет повысить скорость обработки со 160 до 23000 экстрем./ сек. на ЭВМ с 386 процессором и тактовой частотой 40 МГц.

При. проведении тензометрических исследований по традиционной методике весьма. ■ трудоемкой задачей является' обработка полученных осциллограмм. Обычно' . для ' превращения осциллограммы в цифровое представление используются громоздкие устройства - саетоанализаторы. Эти приборы бессильны в тех случая*- яагда на одном бумажном носителе пересекаются несколько осциллограмм. В таком случае остается только ручной ипш замеряемых экстремумов.

Для упрощения этой задачи было специально разработано и изготовлено устройство на базе манипулятора"мышь"; который можег фиксировать перемещение в 0,125 мм. Такая точность для виода осциллограмм с бумажных

носителей • достаточна. Написана специальная программа (OSMOUSE) для связи этого устройства с ЭВМ совместимой с IBM.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В работе были получены следующие новые тучные результаты:

1) Разработана методика рационального проектирования стальных разрушаемых датчиков интенсивности нагружения, обеспечивающая получение заданных усталостных характеристик и коэффициента умножения деформации. Методика проверена экспериментально путем усталостных и статических испытаний датчиков. На основами исследования напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов дата практические рекомендации по выбору формы и параметров умножителя деформации и способа закрепления датчика на Конструкции. Показано, что присоединение датчиков к конструкции сваркой приводит к большему рассеянию их. долгопечностей, чем при прижатии их пшггошми зажимами.

2) Разработана математическая модель и методика расчетно-зксцерийептального определения ■ коэффициента догружения крана по нормативной классификации, основанная па применение стальных разрушаемых длпдпхз mrreirciraiiocni ггагружегаш. Показано, что по долговечности датчика с учетом его усталостных характеристик и коэффициента умножения деформаций можно сцепить фактическое значение коэффициента погружения п соотвэтстпии о классификацией ГОСТ 25 546-82.

■ 3) Разработав математическая модель и методика расчетно-зкспйримеитальЕОго определения пагрулгешюсти й накогшания усталостного повреждения осноякых элгмгнтоз крановых конструкций, позволяющая прогпозиропзть их остаточный ресурй ''•'■■

Методика базируется ira применении стальных разрушаемых датчиков > шггспсингости кафужеиия и вклгочаа* способ подбора параметров датчика, обеспечивающих получеш'.е прогнозируемых оценок е заданной вероятностью, й обработку результатов его показаний,

4) Разработана у^апярсалыия программа. статистического j/одеяиросанип произвольных сложных детерминированных функций от многих (до 99) случайных аргументов, распределенных по усеченным нормальным законам, сбеспе'шпаюгцая визуализацию результатов расчета и их первичную обработку.

Применение программы для статистических исследований математических-моделей, предложенных п данной работе, позволило дать рекомендации но выбору параметров датчиков с учетом требуемой надежности прогноза. *

5) На основании статистического исследования массива экспериментальных данных значений показателей степени усталостных кривых для сварных соединений получена корреляционная зависимость этой величины от основных усталостных и прочное!пых характеристик соединений, которая в отличии от известных методик Ыхчнечшиет удовлетворительную корреляцию для различных типоп сварных узлов в широком диапазоне значений коэффициентов асимметрии циклов.

Предложенная зависимость используется для уточнения оценок ресурса элементов крановых конструкций.

6) Разработано программное обеспечение длн экспериментального исследования процессов нагружения элементов конструкций с помощью компактных измерительных преобразопаюлей и ПЭВМ. ' Программный комплекс обеспечивает накопление, визуализацию, схематизацию методом "потоков дождя" случайных циклических процессов, а также даег возможность по желанию оператора сопровождать зафиксированные экстремумы метками, указывающими периоды работы отдельных механизмов или характерные технологические операции крана. В результате работы комплекса получается информация о нагружешгости, готовая Д1*ъ использования в расчете на сопротивление усталости. ' .

Предложенный алгоритм' схематизации методом "потоков дождя" требует минимального объема памяти и имеет высокое быстродействие, что позволяет реализовать его н однокристальных мищюЭВМ для использования их в качестве кошроллеров по оценке эксплуатационной пагружетюсти конструкций.

7) Разработан, изготовлен и испытан малогабаритный манипулятор, снабженный соответствующим программным обеспечением, позволяющий изодить в ПЭВМ в полуавтоматическом режиме осциллограммы с бумажного носителя.' Манипулятор существенно . снижает трудоемкость считывания информации в тех случаях, когда на ленте имеется несколько осциллограмм, что не -воспринимается никакими автоматическими считывающими устройствами..

Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре Санкт-Петербургского государственного технического университета. Печать офсетная. Заказ № . Тираж /00, .

195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.,29.