一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统

1.本发明属于组合梁领域，涉及数值分析技术，具体是一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统。


背景技术：

2.由两种不同材料结合或不同工序结合而成的梁称为组合梁，亦称联合梁，有的主梁采用一种材料，而连接各主梁的桥面板用另一种材料；也有用预制钢筋混凝土梁或预应力混凝土梁与就地就浇筑的钢筋混凝土桥面板组成的组合梁。
3.现有的连接件组合梁分析系统仅能够针对组合梁的力学性能进行检测分析，然而无法结合力学检测分析结果对组合梁的整体质量进行检测，因此现有的组合梁分析系统仅能够在力学性能检测完成后将组合梁区分为合格产品与不合格产品，而针对合格产品通过力学检测结果对其进行精细划分评级，同时针对不合格产品无法进行返工原因追溯。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统，用于解决现有的组合梁无法针对合格产品通过力学检测结果对其进行精细划分评级，同时针对不合格产品无法进行返工原因追溯的问题；本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以结合力学检测结果对合格产品进行质量划分评级的组合梁分析系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统，包括加压模块，所述加压模块通信连接有数值分析模块、所述数值分析模块通信连接有质量分析模块与追溯分析模块；所述加压模块用于对连接件组合梁施加载荷并记录连接件组合梁的参数变化；数值分析模块用于通过加压模块记录的参数变化对连接件组合梁进行裂变检测与形变检测；所述质量分析模块用于对裂变检测合格与形变检测合格的连接件组合梁进行质量分析评级；所述追溯分析模块用于对裂纹检测不合格或形变检测不合格的连接件组合梁进行不合格原因追溯。
6.进一步地，所述加压模块对连接件组合梁施加载荷的过程包括：在连接件组合梁浇筑成型后，将连接件组合梁放置在测量平台上，测量平台底部设置有均匀分布的底墩，对连接件组合梁施加一个不断增加的载荷，在载荷增加的过程中采用摄像头对连接件组合梁的表面进行图像拍摄并将拍摄的图像发送至数值分析模块，采用形变传感器对连接件组合梁的表面形变量进行采集并将形变量发送至数值分析模块。
7.进一步地，数值分析模块将接收到的图像标记为分析图像，将分析图像放大为像素格图像并将得到的像素格图像标记为检测图像，将检测图像的像素格标记为i，i=1，
2，
…
，n，n为正整数，通过图像处理技术获取像素格i的灰度值并标记为hdi，将像素格i的灰度值hdi与灰度阈值hdmin进行比较：若像素格的灰度值hdi小于等于灰度阈值hdmax，则将对应像素格标记为裂变像素格；若像素格的灰度值hdi大于灰度阈值hdmin，则将对应像素格标记为正常像素格；当载荷增加至载荷阈值时，获取裂变像素格的数量并标记为m，将m与n的比值标记为裂变比，将裂变比与裂变阈值进行比较：若裂变比小于等于裂变阈值，则判定连接件组合梁的裂纹检测合格，数据分析模块将裂纹合格信号与裂变比发送至质量分析模块；若裂变比大于裂变阈值，则判定连接件组合梁的裂纹检测不合格，数据分析模块将裂纹不合格信号发送至追溯分析模块。
8.进一步地，数据分析模块将接收到的形变量标记为形变值，以载荷增加时间为横坐标，形变值为纵坐标建立直角坐标系，在直角坐标系中绘制连接件组合梁的形变曲线，在形变曲线中选取u个检测点，u为正整数，相邻检测点的横坐标差值相等，将多个检测点依次进行连接得到u-1条线段，对u-1条线段的斜率进行计算，将斜率最大的线段标记为异变线段，将异变线段的两个端点的横坐标分别标记为第一时间点与第二时间点，获取第一时间点与第二时间点的载荷值并分别标记为第一压力值与第二压力值，将第一压力值与第二压力值的平均值标记为压力表现值，将压力表现值与压力表现阈值进行比较：若压力表现值大于压力表现阈值，则判定连接件组合梁的形变合格，数据分析模块将形变合格信号与异变线段的斜率发送至质量分析模块；若压力表现值小于等于压力表现阈值，则判定连接件组合梁的形变不合格，数据分析模块将形变不合格信号发送至追溯分析模块。
9.进一步地，所述质量分析模块接收到裂纹合格信号与形变合格信号后对连接件组合梁进行质量分析，质量分析模块对连接件组合梁进行质量分析的具体过程包括：将载荷达到载荷阈值时的裂变比与异变线段的斜率分别标记为lb与xl，通过公式zl=α1/lb α2/xl得到连接件组合梁的质量系数zl，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；将质量系数zl与质量阈值zlmin、zlmax进行比较，其中zlmin为最大质量阈值，zlmax为最小质量阈值。
10.进一步地，质量系数zl与质量阈值zlmin、zlmax的比较过程包括：若zl≤zlmin，则判定连接件组合梁的质量等级为三等级；若zlmin＜zl＜zlmax，则判定连接件组合梁的质量等级为二等级；若zl≥zlmax，则判定连接件组合梁的质量等级为一等级。
11.进一步地，所述追溯分析模块接收到裂变不合格信号或形变不合格信号时对连接件组合梁的生产过程进行追溯分析，追溯分析模块对连接件组合梁的生产过程进行追溯分析的具体过程包括：将形变不合格或裂纹不合格的连接件组合梁标记为返工件，获取返工件加工时的环境数据，返工件加工时的环境数据包括返工件在加工时的风力值、降水量以及空气灰尘浓度值，获取返工件加工时的风力值、降水量以及空气灰尘浓度值并分别标记为fl、js以及hn，通过公式yx=β1
×
fl β2
×
js β3
×
hn得到影响系数yx，将影响系数yx与影响阈值yxmax进行比较。
12.进一步地，影响系数yx与影响阈值yxmax的比较过程包括：若影响系数yx小于等于影响阈值yxmax，则判定返工原因为环境不合格；若影响系数yx大于影响阈值yxmax，则判定返工原因为配料不合格。
13.本发明具备下述有益效果：
1、通过数值分析模块对组合梁进行裂变分析与形变分析，裂变分析中采用图像处理技术对图像进行放大并获取像素格的灰度值，从而通过裂变像素格与像素格总数比值对组合梁裂变情况进行反馈，保证裂变检测结果的精确性，在形变分析中建立坐标系并绘制形变曲线，通过时间点截取的方式获取形变变化趋势，保证了形变检测结果的精确性；2、通过质量分析模块对通过形变检测与裂变检测的组合梁进行质量划分评级，结合形变检测与裂变检测的检测数据计算得到质量系数，从而通过质量系数与质量阈值的比较结果对合格产品进行质量分级，同时追溯分析模块对不合格产品进行环境检测，从而对不合格产品进行返工原因追溯。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明原理框图。
具体实施方式
16.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1所示，一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统，包括加压模块，加压模块通信连接有数值分析模块、数值分析模块通信连接有质量分析模块与追溯分析模块；加压模块用于对连接件组合梁施加载荷并记录连接件组合梁的参数变化：在连接件组合梁浇筑成型后，将连接件组合梁放置在测量平台上，测量平台底部设置有均匀分布的底墩，对连接件组合梁施加一个不断增加的载荷，在载荷增加的过程中采用摄像头对连接件组合梁的表面进行图像拍摄并将拍摄的图像发送至数值分析模块，采用形变传感器对连接件组合梁的表面形变量进行采集并将形变量发送至数值分析模块；数值分析模块将接收到的图像标记为分析图像，将分析图像放大为像素格图像并将得到的像素格图像标记为检测图像，将检测图像的像素格标记为i，i=1，2，
…
，n，n为正整数，通过图像处理技术获取像素格i的灰度值并标记为hdi，图像处理技术是用计算机对图像信息进行处理的技术，主要包括图像数字化、图像增强和复原、图像数据编码、图像分割和图像识别等，将像素格i的灰度值hdi与灰度阈值hdmin进行比较：若像素格的灰度值hdi小于等于灰度阈值hdmax，则将对应像素格标记为裂变像素格；若像素格的灰度值hdi大于灰度阈值hdmin，则将对应像素格标记为正常像素格；当载荷增加至载荷阈值时，获取裂变像素格的数量并标记为m，将m与n的比值标记为裂变比，裂变比是一个反映组合梁表面裂纹严重程度的数值，裂变比的数值越大，则表示组合梁表面的裂纹越严重，将裂变比与裂变阈值进行比较：若裂变比小于等于裂变阈值，则判定连接件组合梁的裂纹检测合格，数据分析模块将裂纹合格信号与裂变比发送至质量分析模块；若裂变比大于裂变阈值，则判定连接
件组合梁的裂纹检测不合格，数据分析模块将裂纹不合格信号发送至追溯分析模块；数据分析模块将接收到的形变量标记为形变值，以载荷增加时间为横坐标，形变值为纵坐标建立直角坐标系，在直角坐标系中绘制连接件组合梁的形变曲线，在形变曲线中选取u个检测点，u为正整数，相邻检测点的横坐标差值相等，将多个检测点依次进行连接得到u-1条线段，对u-1条线段的斜率进行计算，将斜率最大的线段标记为异变线段，将异变线段的两个端点的横坐标分别标记为第一时间点与第二时间点，获取第一时间点与第二时间点的载荷值并分别标记为第一压力值与第二压力值，将第一压力值与第二压力值的平均值标记为压力表现值，将压力表现值与压力表现阈值进行比较：若压力表现值大于压力表现阈值，则判定连接件组合梁的形变合格，数据分析模块将形变合格信号与异变线段的斜率发送至质量分析模块；若压力表现值小于等于压力表现阈值，则判定连接件组合梁的形变不合格，数据分析模块将形变不合格信号发送至追溯分析模块。
18.质量分析模块接收到裂纹合格信号与形变合格信号后对连接件组合梁进行质量分析，质量分析模块对连接件组合梁进行质量分析的具体过程包括：将载荷达到载荷阈值时的裂变比与异变线段的斜率分别标记为lb与xl，通过公式zl=α1/lb α2/xl得到连接件组合梁的质量系数zl，需要说明的是，质量系数zl是一个反映组合梁整体质量好坏的数值，质量系数zl的数值越高，则表示组合梁的整体质量越好，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；将质量系数zl与质量阈值zlmin、zlmax进行比较：若zl≤zlmin，则判定连接件组合梁的质量等级为三等级；若zlmin＜zl＜zlmax，则判定连接件组合梁的质量等级为二等级；若zl≥zlmax，则判定连接件组合梁的质量等级为一等级。
19.追溯分析模块接收到裂变不合格信号或形变不合格信号时对连接件组合梁的生产过程进行追溯分析，追溯分析模块对连接件组合梁的生产过程进行追溯分析的具体过程包括：将形变不合格或裂纹不合格的连接件组合梁标记为返工件，获取返工件加工时的环境数据，返工件加工时的环境数据包括返工件在加工时的风力值、降水量以及空气灰尘浓度值，获取返工件加工时的风力值、降水量以及空气灰尘浓度值并分别标记为fl、js以及hn，通过公式yx=β1
×
fl β2
×
js β3
×
hn得到影响系数yx，影响系数是一个反映组合梁在加工过程受环境影响程度的数值，影响系数的数值越大则表示组合梁在加工过程中受环境影响的程度越大，将影响系数yx与影响阈值yxmax进行比较：若影响系数yx小于等于影响阈值yxmax，则判定返工原因为环境不合格；若影响系数yx大于影响阈值yxmax，则判定返工原因为配料不合格。
20.一种基于数值分析的连接件组合梁分析系统，在使用时，采用加压模块对连接件组合梁施加载荷并记录连接件组合梁的参数变化；采用数值分析模块通过加压模块记录的参数变化对连接件组合梁进行裂变检测与形变检测；采用质量分析模块对裂变检测合格与形变检测合格的连接件组合梁进行质量分析评级；采用追溯分析模块对裂纹检测不合格或形变检测不合格的连接件组合梁进行不合格原因追溯。
21.上述公式均是归一化处理取其数值，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。
22.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施
例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
23.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。