一、课题来源与背景： 在寿命评估方面，国内外学者以不同类型的起重机为研究对象，分别从结构和整体入手，并针对不同的金属材料，在理论和试验上进行了深入研究，提出了很多有效的寿命预测方法，如基于力学的寿命评估法、基于概率统计的寿命评估法、基于信息新技术的寿命评估法，并都展现出了各自的优势和实用性。但目前的研究主要依赖现场测试或有限元仿真模拟获取危险点的应力/应变数据，且主要针对较小的零部件和农业机械的结构件，对于大型起重机而言，实时监测难度大，周期长，成本高。

    二、研究目的与意义： 在役桥式起重机服役多年，其性能不可避免的退化，既会影响起重机的正常运行，有会引发安全隐患。适时对其金属结构进行修复和补强，是延长起重机寿命的有效途径，但如何评价在役起重机的现役性能、健康状态和剩余寿命，以确定其最佳准入期，依然是悬而未决的关键问题。迄今为止，起重机剩余寿命评估尚无标准可依。对此，本研究项目将有效解决这一关键问题，为使用单位和检验部门提供信息和起重机剩余寿命评估的方法，以判定对起重机及时维护、按时检修、到时报废的准入期。避免使起重机带病、过修、欠寿报废、超寿运行，消除安全事故隐患，节约成本经济。

    三、主要论点与论据： 1）以断裂力学及起重机金属结构理论为基础，推导影响桥式起重机结构疲劳剩余寿命的载荷谱特征参数，根据实际载荷特点、服役工况，通过跟踪、记录、统计获取小样本的实测载荷谱，结合人工智能预测技术对小样本实测载荷谱进行预测扩展来获取符合工程实际的当量载荷谱； 2）采用许用应力法/极限状态法结合有限元仿真，获取典型服役工况下起重机结构疲劳危险截面及危险点；分析其工作循环过程中的载荷动力效应，利用起重机结构设计理论、动力学理论，建立危险点处第一主应力-时间历程的理论仿真模型，结合光纤/应变片试验数据，验证理论仿真模型的准确性，再现各工作循环过程中危险点处第一主应力随时间的变化过程； 3）通过雨流计数法获取对应危险点的双参应力谱，分别采用Miner理论、Pairs、Forman公式构建基于互联网+类型特征的起重机疲劳剩余寿命评估模型，计算不同失效模式下，起重机结构对应危险点处的疲劳剩余寿命。 本项目先后比较了基于神经网络法、BP神经网络法、基于支持向量机等三种方法预测当量载荷谱，结合相对误差、均方根相对误差、拟合度三个评价指标，对训练模型进行准确性评估，评估结果表明，基于改进相关向量机得到的预测结果最为精确。 针对起重机金属结构的疲劳失效，本项目将其危险截面上的疲劳危险点作为研究对象，获取特征参数下疲劳危险点的应力谱，以Miner线性损伤累积理论和线弹性断裂力学为理论基础，运用Paris公式方程，推导疲劳剩余寿命计算公式，实现起重机金属结构的疲劳剩余寿命估算。采用理论仿真计算得到各危险的疲劳剩余寿命与试验换算计算结果的误差最大相差5.56%，满足工程误差要求，因此，计算结果比较合理，所采用的方法具有适用性。 本项目以调研、收集起重机结构有限失效历史信息为基础，搭建结构失效模式模糊数据库，通过机型匹配，构建与待评估起重机同机型、不同典型使用工况的起重机结构失效模式实例库，利用限元仿真计算平台，修正潜在失效模式，得到现阶段各危险点的检测结果，采用改进DEMATEL法，建立危险点及各级评价指标间的直接、间接影响模糊关系矩阵，推导各级指标的影响度矩阵与被影响度矩阵，获得各级评价指标的中心度和原因度，分析评价指标间的关联性与影响性，根据关联程度与影响程度分配权重，结合模糊综合评价理论，量化待评估起重机结构的失效风险。

    四、创见与创新： 1）桥式起重机当量载荷谱预测方法 2）基于载荷动力效应的第一主应力-时间历程的理论仿真模型 3) 基于互联网+类型特征的起重机疲劳剩余寿命评估模型。

     五、社会经济效益： 我国在役起重机220万台，有1/3已服役30年，而起重机的设计寿命约为30~50年，使用单位面临延用、补强或更换的抉择和运营经济性与使用安全性的博弈与风险。 通过对在役桥式起重机进行剩余寿命评估，可以大致确定，在一定的使用环境下，该起重机的剩余使用寿命，一定程度上弥补在役起重机设计制造之初的不足，并确定金属结构修复和加固的最佳准入期，以方便企业及早做出生产安排，节省大量的时间和财力。同时在提高起重机工作的安全可靠性下还可充分利用起重机的使用寿命，具有较高的经济效益，而且能避免盲目补强更换，节省维护费用，具有较高的生态效益，还能甄别二手机改造拼装冒充新机的性能状态和剩余寿命，排除安全隐患，具有较高的社会效益。