基于改进DEMATEL法的登高车臂架结构风险评估模型, 中山民众登高车出租

     基于改进DEMATEL法的登高车臂架结构风险评估模型,  中山民众登高车出租, 中山民众登高车, 登高车出租    根据登高车混合式（实腹式与格构式相组合）臂架结构特点，结合登高车臂架结构潜在失效模式预测方法，建立登高车臂架结构风险评价指标。以登高车中的QY130登高车为例，建立其臂架结构风险评价指标。将臂架结构风险评价指标分为4级，一级指标CBAU；二级指标i,RRRB21nmm,RRRC21；主臂的三级指标3211,RRRA、jjjiRRRA,和主臂的四级指标或副臂及鹅头架的三级指标，其中各臂节上的各检测点（即危险点）均从外观尺寸（高1T、宽2T、厚3T）、缺口裂纹4T、变形（垂直度5T、翘曲度6T、局部弯曲度7T）、应力8T、焊缝9T共5个方面进行评估，各部分均按自下而上原则进行建立。结合模糊数学理论对各级指标进行评估确定登高车臂架结构风险度在役登高车臂架风险与寿命评估及可修复性决策.

     检测点模糊评价等级,  根据各指标对登高车臂架结构的影响，通过量化的方式将结构风险等级分为5级，即故障（F）较高（Y）、高（L）、一般（Z）、低（C）。登高车臂架结构中各臂节结构尺寸各异，导致需将各检测点的评价指标转化为统一的无纲量指标，对于外观尺寸检测——采用测量结果（激光测距仪）与标准尺寸的误差表征；缺口裂纹检测——采用磁粉探伤、声发射或磁记忆快速检测技术得到的裂纹长度a表征；变形检测——应从翼缘板、腹板的弯曲度cZ、垂直度vZ和局部翘曲度bZ（通过水平仪、经纬仪等测得）出发，以测量值与许用值（许用弯曲度][cZ、许用垂直度][vZ、局部翘曲度][bZ）的比值表征；应力检测——通过极限应力lim与测得最大应力max的比值表征；焊缝检测——用许用应力][h与焊缝周围测得最大应力hmax的比值表征。

  检测点模糊评判,   矩阵考虑到现场检测信号漂移，数据失真等问题，以多人检测数据为依据，建立各检测点的模糊评价矩阵：apkq为检测点p时，测得指标k属于等级q的人数与总人数的比值。基于改进DEMATEL法的检测点评价指标权重DEMATEL是提出的一种运用图论与矩阵工具进行要素分析的方法，通过分析系统中各要素之间的逻辑关系与直接影响关系，计算出每个评价指标对其它评价指标的影响程度以及被影响程度，从得到每个评价指标的中心度与原因度，进而对评价指标之间关系做出判断。考虑到臂架结构失效模式模糊数据库的有限性、专家的不确定性、及其经验与知识的模糊性，运用模糊数学理论对DEMATEL改进，确定登高车臂架结构风险评价指标的权重。具体计算过程如下：1）臂架结构风险评估中检测点的评价指标集。2）评估专家以登高车失效情况统计结果作为理论依据，结合自身知识与经验，用影响“极高、高、一般、低”模糊语义变量和对应的三角模糊数来表示评价指标之间的相互影响程度，其中，三角模糊数可表示，隶属函数.  模糊语义变量符号模糊数极高JG(0.9,1.0,1.0)高G(0.5,0.7,0.9)一般YB(0.1,0.3,0.5)低D(0.0,0.0,0.1)继而建立各检测点评价指标的直接影响模糊关系矩阵：式中，pM为检测点pR的直接影响模糊关系矩阵，kjpm为检测点pR的评价指标jT对kT的影响关系。3）进行正规化处理，从而得到相对直接影响模糊关系矩阵：pQ为检测点pR的相对直接影响模糊关系矩阵。4）根据矩阵拆分法拆分为3个子矩阵，确定与其对应的综合影响矩阵LpF，MpF，HpF。检测点的综合影响矩阵，kjpf指检测点pR的评价指标jT对kT的综合影响程度，即直接影响和间接影响的程度，若kjpf，表示有影响。5）定义检测点pR评价指标的影响度矩阵和被影响度矩阵，从而确定检测点评价指标的中心度与原因度。评价指标的影响度矩阵：FYX为检测点pR评价指标的影响度矩阵，评价指标对所有指标的综合影响度之和。评价指标的被影响度矩阵：pFBYX为检测点pR评价指标的被影响度矩阵，为第k个评价指标受到所有指标的综合影响度之和。因此，检测点pR的评价指标j的中心度jpZ和原因度jpY分别中心度jpZ越大，表明指标j与其余指标的关联性越大。若0jpY，则表示指标j对其余指标的影响较大，为原因指标；否则为结果指标，表明受到其余指标的影响较大。6）确定检测点pR的评价指标权重矩阵.  

     检测点综合评价矩阵,   通过矩阵拆分法将权重矩阵分为91][LjpLpwW，91][MjpMpwW和91][HjpHpwW三个子矩阵，分别求出与之对应的综合评价矩阵LpRˆ，MpRˆ和HpRˆ。从而可得到检测点pR的综合评价矩阵并对其进行归一化处理得。主臂部分二级指标的综合评价矩阵可进行计算：1,3,1W为主臂三级指标中检测点R1在臂节No.1中的权重系数，下标“1,3,1”分别表示臂节No.1，3级指标和检测点R1，计算过程参见，其余符号（含义、计算方法）与其类似。一级指标的综合评价矩阵按计算：iW,2为二级指标中臂节No.i在主臂中的权重系数，其中，i=1,2,…,6，pW,2为二级指标中检测点Rp在副臂中的权重系数。pW,2为二级指标中检测点Rp在鹅头架中的权重系数。臂架结构综合评价矩阵，iW,1为一级指标的权重系数，其中，i'=1,2,3。2.3.7臂架结构风险度根据参数等级法对评价结果进行清晰化处理，得到臂架结构的风险度：P为臂架结构的风险度。

   登高车原始特征参数及典型使用工况,  以某厂的在役登高车臂架结构为例，其型号为QY130，材料为GH960，质量参数：整车整备质量为54705kg，行驶状态自重54900kg，前桥轴荷19900kg，中后桥轴荷35000kg；工作参数：最大额定起重量130000kg，支腿跨距（纵向×横向）7.67m×7.3m（全伸），基本臂（即臂节No.1）最大起重力矩4586.4mkN，基本臂的最大起升高度13.5m，最长主臂最大起重力矩1882mkN，主臂最大起升高度58.5m，副臂最大起升高度77m/（85m）；作业速度：主起升中单绳最大速度110m/min，副起升中单绳最大速度70m/min，起重臂起/落幅时间≥70s，起重臂全伸/全缩时间≥550s，回转速度≤1.5s；行驶参数：最高行驶速度72km/h，最大爬坡度40%，最小转弯半径11.5m，最小离地间隙280mm；整机尺寸：外形尺寸（长×宽×高）14.69m×3.0m×3.9m，主臂长12.8m～57.5m，主臂仰角-1.5°～82°，副臂长11m、18.6m，加长臂+副臂26.6m，副臂安装角0°、30°。根据上述理论及方法预测该在役登高车臂架结构潜在失效模式，并对其进行风险评估。收集该在役登高车臂架结构服役过程中定检周期内的典型使用工况，其评价指标包括工作级别lw、载荷谱sl、伸缩油缸的工作方式wc、支腿使用情况ol及超载使用情况cp。

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    臂架结构潜在失效模式实例库,  根据待评估登高车机型QY130，与失效模式模糊数据库中的登高车机型进行匹配，得到相同机型的登高车臂架结构检测序号分别为：T00008、T000015、T000028、T000034和T000039，根据检测序号，在典型使用工况子数据库中输入上述检测序号及机型QY130，确定与检测序号对应的登高车臂架结构典型使用工况，在失效模式子数据库中，通过检测序号匹配，确定与之对应的登高车臂架结构失效模式。将各检测序号下，与之对应的登高车臂架结构典型使用工况和失效模式列为一组，从而得到QY130登高车臂架结构潜在失效模式预测实例库。

    根据典型使用工况评价指标，包括臂架结构的工作级别lw、载荷谱sl、伸缩油缸的工作方式wc、支腿使用情况ol及超载使用情况cp，以实例库中登高车典型使用工况中的评价指标为源实例，以待评估登高车臂架结构典型使用工况中的对应评价指标为目标实例，则各评价指标的源实例和目标实例。工作级别的源实例和目标实例可表示为：载荷谱的源实例和目标实例可表示为：根据载荷谱中不同的臂架工作长度，确定与臂架工作长度对应的伸缩油缸工作方式以及支腿的使用情况。伸缩油缸工作方式的源实例和目标实例可表示为：支腿使用情况的源实例和目标实例可表示为：超载使用情况的源实例和目标实例可表示为：以工作级别为例，对其源实例和目标实例的属性值进行归一化处理，结合对实例进行初步检索，从而得到工作级别的有效实例，以此为基础，分别计算各有效实例与目标实例共有属性相似对比时的权重，考虑属性缺失情况下，利用改进欧式距离确定各有效实例与目标实例的相似度，其具体计算过程如下：

   1）由源实例和目标实例构成属性值矩阵的归一化处理结果为： 对实例进行初步检索，得到工作级别的有效实例分别为：11e、12e、13e、14e和15e。

   2）计算各有效实例与目标实例之间的欧式距离及相似度，相关计算结果。 与目标实例最相似的实例是11e和15e。其余4个典型使用工况评价指标的相应实例检索与匹配过程与工作级别实例检索与匹配过程类似，相应的计算结果。就载荷谱而言，初步检索得到的有效实例为21e、23e、24e和25e，各有效实例与目标实例的相似度分别为0.6347、0.4174、0.3742和0.7908，由此可见，有效实例25e与目标实例2T的相似度最大，故25e为2T的最佳相似实例；对于伸缩油缸的工作方式而言，其初步检索得到的有效实例为31e、32e、34e及35e，对应的相似度分别为0.5853、0.6488、0.6371及0.7070，由此可见，有效实例35e为目标实例3T的最佳相似实例；对于支腿使用情况，初步检索得到的有效实例分别为41e、43e、44e和45e，对应的相似度分别为0.7157、0.7401、0.6703及0.7635，故目标实例4T的最佳相似实例为45e；对于超载使用情况，初步检索后的有效实例为51e、52e、53e、54e和55e，对应的相似度分别为0.7802、0.9915、0.5303、0.5994和0.4049，故目标实例5T的最佳相似实例为52e。将典型使用工况评价指标集dI中，与各元素对应的最佳相似实例取并集∪，组成最佳相似实例集}，由此可见，检测序号为T00008、T000015和T000039的失效模式可作为待评估登高车臂架结构的潜在失效模式。

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