本发明涉及机械装备安全评估，具体涉及一种危险源干扰下的起重机变载配置方法和一种危险源干扰下的起重机变载配置装置。
背景技术：
1、近年来，随着生产规模的扩大和智能化水平的提高，起重机械正处于市场高速发展期。而且随着现代化进程越来越快，对起重机械的要求也越来越高，起重机械正在向大型化、自动化、专业化的趋势发展。起重机械作为应用于建筑工地、港口和航运、能源和采矿等各种领域的重要工程机械，其安全服役至关重要。起重机的金属结构是起重机的骨架和承载结构，所有机械、电气设备都分布于其上。然而，起重机在长期使用过程中会受到环境因素（危险源）的影响，不可避免地出现承载能力退化的现象。
2、针对此类现象，可以适时采取降低实际工作载荷的方法来提高起重机服役过程中的安全性及使用年限。目前在起重机降载使用方面，特检人员通过目测检查失效特征后（如磨损、裂纹、变形）定性的给出降载结果，至于降载多少和降载后起重机后续的使用年限都均是人为的根据自身经验给定，导致结果人为性差异太大、可靠度较低。因此，从适应市场/用户需求出发，合理适时降载以延长起重机的使用年限显得至关重要。
技术实现思路
1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种危险源干扰下的起重机变载配置方法和装置，能够更加准确地计算起重机的实际剩余使用年限，在确保起重机服役安全的条件下，动态调整起重机的载荷以满足用户要求的使用年限。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种危险源干扰下的起重机变载配置方法，所述方法包括以下步骤：s1，采用基于失效网络结构模型的风险评价方法评估危险源导致起重机发生危险事件的失效概率，得到所述起重机的总失效度；s2，根据所述起重机的图像采集所述起重机的金属结构件上的最长裂纹，其中，所述最长裂纹发生于所述起重机的金属结构件的危险点中危险程度最高的第一危险点上；s3，根据所述起重机的载荷谱基于代理模型预测所述第一危险点的应力和变形；s4，根据所述第一危险点的应力、所述最长裂纹的裂纹长度和所述总失效度计算得到所述起重机的实际剩余使用年限；s5，根据所述起重机的实际剩余使用年限建立目标函数，应力和变形为设计变量，承载能力为约束条件，构建应力变形优化模型；s6，将所述起重机的预设剩余使用年限输入所述应力变形优化模型，得到所述第一危险点的最优应力和最优变形；s7，将所述最优应力和最优变形代入所述代理模型，反解得到所述起重机的优化载荷。
4、另外，根据本发明提出的危险源干扰下的起重机变载配置方法还可以具有如下附加技术特征：
5、根据本发明的一个实施例，步骤s1具体包括以下步骤：确定所述起重机在环境影响下的危险源和所述起重机的金属结构信息，将所述危险源作为顶部事件，所述起重机的金属结构件以及所述金属结构件的失效部位作为中间事件，所述失效部位的失效特征为次中间事件，所述危险事件对应的危险因子为基本事件，建立所述起重机的失效网络结构模型，其中，每个所述失效部位对应一个危险点；由专家组对所述失效网络结构模型中的危险因子进行评价并采用逆向逻辑发生器确定失效网格每层事件对上一层事件影响程度的权重；根据所述失效网络结构模型的顶部事件对应的顶层评价单元群的期望值对所述起重机受所述危险源影响下的失效等级进行评价，得到所述危险源导致所述起重机发生危险事件的失效概率，进而得到所述起重机的总失效度。
6、根据本发明的一个实施例，所述代理模型为支持向量机代理模型，步骤s3之前还包括：
7、采集所述起重机的样本载荷谱和所述起重机的金属结构件的各危险点的样本危险点参数，所述样本危险点参数包括应力参数和变形参数；
8、根据所述样本载荷谱和所述样本危险点参数训练所述支持向量机代理模型，所述支持向量机代理模型用于根据所述起重机的载荷谱预测所述起重机的金属结构件的危险点的应力和变形。
9、根据本发明的一个实施例，在步骤s4中，计算所述起重机的实际剩余使用年限的公式为：
10、
11、式中， a0为所述最长裂纹的初始裂纹尺寸（mm）， a c为所述最长裂纹的临界裂纹尺寸（mm）， f为几何修正系数，δ σ为所述第一危险点的应力； c、 m为材料参数； n为所述起重机的实际剩余使用年限； δ为所述起重机的总失效度。
12、根据本发明的一个实施例，所述应力变形优化模型为：
13、
14、式中， x1表示所述第一危险点的应力， x2表示所述第一危险点的变形， l0为所述起重机的预设剩余使用年限， l n为所述起重机的实际剩余使用年限，min[·]为以最小值为依据的适应度函数， t( x1, x2)为所述第一危险点应力和变形分别为 x1和 x2时所述起重机的承载能力指标的计算值， μ为所述起重机的金属结构件的所述承载能力指标的许用值， x1 down表示所述第一危险点的最小应力阈值， x1 now表示所述起重机当前的最大应力阈值， x2 down表示所述第一危险点的最小变形阈值， x2 now表示所述起重机当前的最大变形阈值。
15、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种危险源干扰下的起重机变载配置装置。
16、一种危险源干扰下的起重机变载配置装置，所述系统包括：失效度评估模块，所述失效度评估模块用于采用基于失效网络结构模型的风险评价方法评估危险源导致起重机发生危险事件的失效概率，得到所述起重机的总失效度；第一采集模块，所述第一采集模块用于根据所述起重机的图像采集所述起重机的金属结构件上的最长裂纹，其中，所述最长裂纹发生于所述起重机的金属结构件的危险点中危险程度最高的第一危险点上；预测模块，所述预测模块用于根据所述起重机的载荷谱基于代理模型预测所述第一危险点的应力和变形；使用年限计算模块，所述使用年限计算模块用于根据所述第一危险点的应力、所述最长裂纹的裂纹长度和所述总失效度计算得到所述起重机的实际剩余使用年限；建模模块，所述建模模块用于根据所述起重机的实际剩余使用年限建立目标函数，应力和变形为设计变量，承载能力为约束条件，构建应力变形优化模型；优化模块，所述优化模块用于将所述起重机的预设剩余使用年限输入所述应力变形优化模型，得到所述第一危险点的最优应力和最优变形；反解模块，所述反解模块用于将所述最优应力和最优变形代入所述代理模型，反解得到所述起重机的优化载荷。
17、另外，根据本发明提出的危险源干扰下的起重机变载配置装置还可以具有如下附加技术特征：
18、根据本发明的一个实施例，所述失效度评估模块具体用于：确定所述起重机在环境影响下的危险源和所述起重机的金属结构信息，将所述危险源作为顶部事件，所述起重机的金属结构件以及所述金属结构件的失效部位作为中间事件，所述失效部位的失效特征为次中间事件，所述危险事件对应的危险因子为基本事件，建立所述起重机的失效网络结构模型，其中，每个所述失效部位对应一个危险点；由专家组对所述失效网络结构模型中的危险因子进行评价并采用逆向逻辑发生器确定失效网格每层事件对上一层事件影响程度的权重；根据所述失效网络结构模型的顶部事件对应的顶层评价单元群的期望值对所述起重机受所述危险源影响下的失效等级进行评价，得到所述危险源导致所述起重机发生危险事件的失效概率，进而得到所述起重机的总失效度。
19、根据本发明的一个实施例，所述代理模型为支持向量机代理模型，所述装置还包括：第二采集模块，所述第二采集模块用于采集所述起重机的样本载荷谱和所述起重机的金属结构件的各危险点的样本危险点参数，所述样本危险点参数包括应力参数和变形参数；代理模型训练模块，所述代理模型训练模块用于根据所述样本载荷谱和所述样本危险点参数训练所述支持向量机代理模型，所述支持向量机代理模型用于根据所述起重机的载荷谱预测所述起重机的金属结构件的危险点的应力和变形。
20、根据本发明的一个实施例，所述使用年限计算模块计算所述起重机的实际剩余使用年限的公式为：
21、
22、式中， a0为所述最长裂纹的初始裂纹尺寸（mm）， a c为所述最长裂纹的临界裂纹尺寸（mm）， f为几何修正系数，δ σ为所述第一危险点的应力； c、 m为材料参数； n为所述起重机的实际剩余使用年限； δ为所述起重机的总失效度。
23、根据本发明的一个实施例，所述应力变形优化模型为：
24、
25、式中， x1表示所述第一危险点的应力， x2表示所述第一危险点的变形， l0为所述起重机的预设剩余使用年限， l n为所述起重机的实际剩余使用年限，min[·]为以最小值为依据的适应度函数， t( x1, x2)为所述第一危险点应力和变形分别为 x1和 x2时所述起重机的承载能力指标的计算值， μ为所述起重机的金属结构件的所述承载能力指标的许用值， x1 down表示所述第一危险点的最小应力阈值， x1 now表示所述起重机当前的最大应力阈值， x2 down表示所述第一危险点的最小变形阈值， x2 now表示所述起重机当前的最大变形阈值。
26、本发明的有益效果：
27、本发明实施例的危险源干扰下的起重机变载配置方法，通过采用基于失效网络结构模型的风险评价方法起重机的总失效度，根据第一危险点的应力、最长裂纹的裂纹长度和总失效度计算得到起重机的实际剩余使用年限，能够更加准确地计算起重机的实际剩余使用年限；将起重机的预设剩余使用年限输入应力变形优化模型，得到第一危险点的最优应力和最优变形，反解得到起重机的优化载荷，能够在确保起重机服役安全的条件下，动态调整起重机的载荷以满足用户要求的使用年限。
1.一种危险源干扰下的起重机变载配置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的危险源干扰下的起重机变载配置方法，其特征在于，步骤s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的危险源干扰下的起重机变载配置方法，其特征在于，所述代理模型为支持向量机代理模型，步骤s3之前还包括：
4.根据权利要求1所述的危险源干扰下的起重机变载配置方法，其特征在于，在步骤s4中，计算所述起重机的实际剩余使用年限的公式为：
5.根据权利要求1所述的危险源干扰下的起重机变载配置方法，其特征在于，所述应力变形优化模型为：
6.一种危险源干扰下的起重机变载配置装置，其特征在于，所述系统包括：
7.根据权利要求6所述的危险源干扰下的起重机变载配置装置，其特征在于，所述失效度评估模块具体用于：
8.根据权利要求6所述的危险源干扰下的起重机变载配置装置，其特征在于，所述代理模型为支持向量机代理模型，所述装置还包括：
9.根据权利要求6所述的危险源干扰下的起重机变载配置装置，其特征在于，所述使用年限计算模块计算所述起重机的实际剩余使用年限的公式为：
10.根据权利要求6所述的危险源干扰下的起重机变载配置装置，其特征在于，所述应力变形优化模型为：
