一種船體結構應力監測修正方法與流程
2024-04-12 12:59:05
1.本發明涉及船舶應力監測領域，特別是一種船體結構應力監測修正方法。
背景技術：
2.船舶應力監測是指對船體結構、構件或其結構模型在外載荷作用下所產生的應變力(應變)所進行的測量工作。如果沒有船體應力監測，就不知道船舶正在經歷的實際應變。船體應力監測系統專門用於預警保護船體，將船體故障的風險降到最低，避免由於惡劣海況或不適當的裝載而造成船體結構損壞。船體應力監測系統可以提高海上運輸的安全性，通過船體應力監測系統預警可以避免許多溢漏和更嚴重的環境災難。船體應力監測系統一般由計算機系統(上層)和適當處所安裝的各個傳感器(下層)組成。各個傳感器監測相應的信息並發送給計算機系統，計算機系統對接收到的信息進行處理、顯示、報警和存儲。
3.船舶在複雜的海洋環境中航行，由於遭遇惡劣的海況、裝載不合理或人為操作因素，極易造成船舶的損傷，運輸過程中船體應力監測可以有效的避免局部應力的影響。但是船體因其跨度較大，受溫度、風浪、裝載、船體結構不合理、人為等多種因素的影響，船體應力監測系統常常進行錯誤的報警，報警誤導船員，導致船員選擇錯誤的航線和對貨物裝卸的錯誤預判，影響船舶的運輸，嚴重的還能導致海運事故。
技術實現要素：
4.本發明解決現有實際測出的船體應力值不準確，導致監測預警判斷不準確的缺陷，提出一種考慮了監測不準確影響因素並進行修正的船體結構應力監測修正方法。本發明是這樣實現的：
5.一種船體結構應力監測修正方法，其特徵在於，所述方法包括：
6.s1：獲得船體梁應力監測溫度修正公式；
7.s2：將公式寫入軟體，安裝於船體結構應力監測系統；
8.s3：船體結構應力監測系統獲取修正後的船體梁應力；
9.s4：船體梁應力達到受損指標，會有相應的報警，引起船員注意。
10.所述的一種船體結構應力監測修正方法，其特徵在於：s1中船體結構應力監測溫度修正公式通過修正長基線應變儀加長杆因溫度變形的影響而得到。
11.所述的一種船體結構應力監測修正方法，其特徵在於：長基線應變儀加長杆的材料為316l不鏽鋼，長基線應變儀加長杆的長度為1.845米，可以測量2米範圍內的長度方向船體梁應力。
12.所述的一種船體結構應力監測修正方法，其中，s1船體梁應力溫度修正公式獲取步驟為：
13.s11：獲取長基線應變儀加長杆的溫度變化值；
14.s12：得到長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形；
15.s13：原船體梁應力排除長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形，得到船體
梁應力溫度修正公式。
16.所述的一種船體結構應力監測修正方法，其中，s11中長基線應變儀加長杆的溫度變化值為太陽照射後的長基線應變儀加長杆溫度減去初始長基線應變儀加長杆的環境溫度；s12中長基線應變儀加長杆產生的變形為長基線應變儀加長杆溫度的變化值、熱膨脹係數和長度的乘積。
17.所述的一種船體結構應力監測修正方法，其中，船體梁應力監測溫度修正公式為：
[0018][0019]
a為船體應力監測系統顯示的測點應力值；a1為溫度修正後的船體梁應力值；b為安裝在測點處的長基線應變儀輸出的應變值；c為船舶航行系統運行時長基線應變儀保護罩內的環境溫度；e為最初安裝傳感器時環境溫度；長基線應變儀加長杆的熱膨脹係數為1.5*10-5
/℃(取0-100℃內值)；鋼的楊氏模量為2.06*10-5
mpa。
[0020]
所述的一種船體結構應力監測修正方法，其中，船體梁應力監測溫度修正公式中：
[0021][0022]
a為船體應力監測系統顯示的測點應力值；b為安裝在測點處的長基線應變儀輸出的應變值；鋼的楊氏模量為2.06*10-5
mpa。
[0023]
所述的一種船體結構應力監測修正方法，優選的，s1船體梁應力溫度修正公式獲取步驟為：
[0024]
s11：獲取船體梁板材和長基線應變儀加長杆的溫度變化值；
[0025]
s12：得到船體梁板材和長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形；
[0026]
s13：原船體梁應力排除因船體梁板材和長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形，得到船體梁應力溫度修正公式。
[0027]
所述的一種船體結構應力監測修正方法，其中，s11中船體梁板材的溫度變化值為太陽照射後的船體梁板材的溫度減去初始船體梁板材的環境溫度獲得，長基線應變儀加長杆的溫度變化值為太陽照射後的長基線應變儀加長杆溫度減去初始長基線應變儀加長杆的環境溫度；
[0028]
s12中船體梁板材的變形為船體梁板材的溫度變化值、熱膨脹係數和長基線應變儀測量範圍的乘積，長基線應變儀加長杆產生的變形為長基線應變儀加長杆溫度的變化值、熱膨脹係數和長基線應變儀加長杆長度的乘積。
[0029]
所述的一種船體結構應力監測修正方法，優選的，船體梁應力監測溫度修正公式為：
[0030][0031]
a1為溫度修正後的船體梁應力值；b為安裝在測點處的長基線應變儀輸出的應變值；c為船舶航行系統運行時長基線應變儀保護罩內的環境溫度；d為船舶航行系統運行時船體梁板材的溫度；e為最初安裝傳感器時環境溫度；長基線應變儀加長杆的熱膨脹係數為1.5*10-5
/℃(取0-100℃內值)；船體梁板材為碳鋼，它的熱膨脹係數為1.2*10-5
/℃(取0-100℃內值)；鋼的楊氏模量為2.06*10-5
mpa。
[0032]
本發明的有益效果是：本發明人經過長期實踐經驗發現船體應力值不準確的根源在於溫度對在船體結構應力監測的影響，對船體梁應力值進行了溫度修正，獲取了溫度修正公式，將溫度修正公式寫入軟體，安裝於船體結構應力監測系統，船體結構應力監測系統獲取修正後的船體梁應力，船體梁應力達到受損指標，會有相應的報警，引起船員注意。解決了現有實際測出的船體應力值不準確，導致監測預警判斷不準確的缺陷。特別是船舶進入熱帶高溫地區，晝夜溫差大，船體梁白天受到日照時間長，晚上氣溫驟降，應力監測系統能準確獲得船體梁應力的變化值判斷是否達到受損指標而確認是否報警。
[0033]
船體應力監測主要通過長基線應變儀來實現的，溫度修正公式考慮了長基線應變儀加長杆的熱膨脹係數，排除了船體因其跨度較大，長基線應變儀加長杆受到溫度的影響產生變形，從而對船體應力監測系統產生影響。
[0034]
船體梁應力監測溫度修正公式通過溫度照射後長基線應變儀加長杆的溫度減去長基線應變儀加長杆安裝初始環境溫度得到長基線應變儀加長杆的溫度變化，此溫度變化與熱膨脹係數和長度的乘積，充分體現了溫度的變化和長基線應變儀加長杆材料對船體應力監測的影響。
[0035]
優選的，船體梁應力監測溫度修正公式考慮了船體梁板材的溫度變化和熱膨脹係數，使修正結果更加精確，避免了應力監測系統的錯誤報警，保證了航運的正常進行。
附圖說明
[0036]
圖1為一種船體結構應力監測修正方法的流程圖
具體實施方式
[0037]
下面結合具體實施例和附圖對本發明技術內容做進一步的描述，但並不以此限制本發明的保護範圍。
[0038]
參見圖1，一種船體結構應力監測修正方法，包括如下步驟：
[0039]
s1：獲得船體梁應力監測溫度修正公式，該公式主要通過修正長基線應變儀加長杆因溫度變形而得到。長基線應變儀由lvdt傳感器和一根1.845米長的加長杆組成，長基線應變儀加長杆的材料為316l不鏽鋼，可以測量2米範圍內的長度方向船體梁應力。本發明的該溫度修正公式按照上述常用長基線應變儀加長杆來建立，基於其他材料和尺寸的長基線應變儀加長杆的溫度修正公式只需對上述參數的取值進行調整即可。
[0040]
當船舶航行於熱帶，太陽的照射，導致長基線應變儀加長杆會產生熱脹冷縮。而杆熱脹冷縮導致的測量誤差很大，最多達40mpa，對測量影響很大。這些溫度導致的變形通常不應被包含在船體監測系統所進行的分析中，船體監測系統應能有選擇的剔除由於船體梁溫差引起的變形。
[0041]
船體梁應力溫度修正公式獲取步驟為：
[0042]
s11：獲取長基線應變儀加長杆的溫度變化值；
[0043]
s12：得到長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形；
[0044]
s13：原船體梁應力排除長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形，得到船體梁應力溫度修正公式。
[0045]
其中，s11中長基線應變儀加長杆的溫度變化值為太陽照射後的長基線應變儀加
長杆溫度減去初始長基線應變儀加長杆的環境溫度；s12中長基線應變儀加長杆產生的變形為長基線應變儀加長杆溫度的變化值、熱膨脹係數和長度的乘積。
[0046]
根據上述方法，得到如下船體梁應力監測溫度修正公式：
[0047][0048]
其中，a為船體應力監測系統顯示的測點應力值；a1為溫度修正後的船體梁應力值；b為安裝在測點處的長基線應變儀輸出的應變值；c為船舶航行系統運行時長基線應變儀保護罩內的環境溫度；e為最初安裝傳感器時環境溫度；長基線應變儀加長杆的熱膨脹係數為1.5*10-5
/℃(取0-100℃內值)；鋼的楊氏模量為2.06*10-5
mpa。
[0049]
優選的，還進一步考慮船體梁板材因溫度變化導致的對應力監測的影響，船體梁應力溫度修正公式獲取步驟為：
[0050]
s11：獲取船體梁板材和長基線應變儀加長杆的溫度變化值；
[0051]
s12：得到船體梁板材和長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形；
[0052]
s13：原船體梁應力排除因船體梁板材和長基線應變儀加長杆因溫度變化而產生的變形，得到船體梁應力溫度修正公式。
[0053]
其中，s11中船體梁板材的溫度變化值為太陽照射後的船體梁板材的溫度減去初始船體梁板材的環境溫度獲得，長基線應變儀加長杆的溫度變化值為太陽照射後的長基線應變儀加長杆溫度減去初始長基線應變儀加長杆的環境溫度。
[0054]
s12中船體梁板材的變形為船體梁板材的溫度變化值、熱膨脹係數和長基線應變儀測量範圍的乘積，長基線應變儀加長杆產生的變形為長基線應變儀加長杆溫度的變化值、熱膨脹係數和長基線應變儀加長杆長度的乘積。
[0055]
得到船體梁應力監測溫度修正公式為：
[0056][0057]
b為安裝在測點處的長基線應變儀輸出的應變值；c為船舶航行系統運行時長基線應變儀保護罩內的環境溫度；d為船舶航行系統運行時船體板的溫度；e為最初安裝傳感器時環境溫度；長基線應變儀加長杆的熱膨脹係數為1.5*10-5
/℃(取0-100℃內值)；船體梁板材為碳鋼，它的熱膨脹係數為1.2*10-5
/℃(取0-100℃內值)；鋼的楊氏模量為2.06*10-5
mpa。
[0058]
s2：獲取了船體梁應力監測溫度修正公式，這個公式會寫進軟體中，將軟體安裝於船體梁應力監測系統中；
[0059]
s3：船體結構應力監測系統就會獲取修正後的船體梁應力值；
[0060]
s4：一旦船體梁應力達到受損指標，會有相應的報警，引起船員注意。
[0061]
上述方法解決了現有實際測出的船體應力值不準確，導致監測預警判斷不準確的缺陷。特別是船舶進入熱帶高溫地區，晝夜溫差大，船體梁白天受到日照時間長，晚上氣溫驟降，應力監測系統能準確獲得船體梁應力的變化值判斷是否達到受損指標而確認是否報警。