本发明涉及应力评估优化的，尤其涉及到漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法。
背景技术：
1、当前，风能作为一种清洁、可再生的能源正逐渐得到广泛应用。为了最大程度地利用风能资源，海上风力发电逐渐兴起，其中漂浮式风电机组成为了一个研究热点。漂浮式风电机组通过将发电机组放置在海洋上方，可以避免固定式风力发电机组受到海底地形限制，开辟了更广阔的风能开发空间。而在漂浮式风电机组的结构中，基础扮演着重要的角色。
2、基础通常由多个混凝土构件组成，而为了确保整个机组能够适应恶劣海况和风力环境，需要确保混凝土构件之间连接紧密、牢固，并且能够承受风力和海浪产生的荷载。为此，需要在混凝土构件临拼或张拉过程中实时监测其端面的应力变化，对应力性能进行评估及优化。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法。
2、为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：
3、漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，包括：
4、对薄膜压力传感器进行校准；
5、在混凝土构件的端面安装若干个经过校准的薄膜压力传感器；
6、在混凝土构件临拼和张拉过程中，通过安装好的若干个经过校准的薄膜压力传感器监测混凝土构件端面的应力变化，然后通过压力分布采集器采集薄膜压力传感器监测得到的数据，接着将数据传输至计算机进行应力评估；
7、最后基于应力评估结果决定是否进行优化。
8、进一步地，混凝土构件包括顶板、底板、腹板、圆弧板；所述腹板连接于顶板和底板之间；圆弧板的两端分别与顶板和底板连接，且圆弧板位于腹板的两侧；
9、混凝土构件的端面上，薄膜压力传感器分别安装布设于腹板与顶板的连接处、腹板与底板的连接处、圆弧板中心、圆弧板中心对称的两侧。
10、进一步地，在混凝土构件的端面安装薄膜压力传感器前，使用砂纸打磨混凝土构件的端面，去除混凝土构件端面的浮尘和杂质，并使用无水酒精清洁混凝土构件端面，保证混凝土构件端面的纯净和干燥。
11、进一步地，应力评估的过程包括：
12、对若干个经过校准的薄膜压力传感器测得的应力数据进行扩展卡尔曼滤波处理，得到滤波处理后的应力数据z1,z2,...,zn，n为安装在混凝土构件端面的薄膜压力传感器的数量；
13、求取最大应力smax＝max(z1,z2,...,zn)；
14、求取最小应力smin＝min(z1,z2,...,zn)；
15、求取平均应力
16、求取应力均匀性指标
17、求取应力水平指标slim为混凝土端面应力的限值；
18、求取应力性能综合评估指标p＝α·u+βl，α、β均为权重系数，且α+β＝1；
19、若应力性能综合评估指标p在设定的评估范围内且位于正常指标间时，应力评估结果为不需要进行优化，若应力性能综合评估指标p在设定的评估范围内且位于异常指标间时，应力评估结果为需要进行优化。
20、进一步地，当应力性能综合评估指标p不在设定的评估范围内时，应力评估的过程还包括：
21、基于滤波处理后的应力数据z1,z2,...,zn，生成连续的应力分布图；
22、在应力分布图上识别应力集中区域；
23、将每个应力集中区域中的网格点的应力估计值均与设计规定的应力限值slim进行比较，统计得到每个应力集中区域中应力估计值大于等于设计规定的应力限值slim的网格点数量；
24、若存在应力集中区域中应力估计值大于等于设计规定的应力限值slim的网格点数量大于设定值m，则应力评估结果为需要进行优化，否则，应力评估结果为不需要进行优化。
25、进一步地，基于滤波处理后的应力数据z1,z2,...,zn，生成连续的应力分布图，包括：
26、建立半方差函数：
27、
28、其中，hab表示安装在混凝土构件端面的n个薄膜压力传感器中，任意两个薄膜压力传感器之间或网给点与薄膜压力传感器之间的距离；h为距离区间的中心值；δh为容差值；za和zb分别为对应点滤波处理后的应力数据；
29、选择理论半方差函数模型，并拟合理论半方差函数模型参数；
30、根据参数拟合后的理论半方差函数模型建立克里金方程组，克里金方程组的形式如下：
31、
32、其中，λk为权重系数，λ0为拉格朗日乘子，γ(hik)为网格点i和传感器点k之间的半方差，γ(0)为零距离的半方差；
33、利用滤波处理后的应力数据z1,z2,...,zn和理论半方差函数模型，得到每个网格点的权重系数λk和λ0；
34、求解得到每个网格点的应力估计值si：
35、
36、在求得每个网格点的应力估计值si的情况下，得到连续的应力分布图。
37、进一步地，在应力分布图上识别应力集中区域，包括：
38、计算应力分布图上每个网格点与邻近网格点之间的应力梯度δsij：
39、
40、其中，si和sj分别为网格点i和邻近网格点j的应力估计值；(xi，yi)和(xj，yj)分别为网格点i和邻近网格点j的坐标；
41、如果网格点i与邻近网格点j之间的应力梯度δsij大于应力梯度阈值δsth，即表示网格点i与邻近网格点j属于相同的应力集中区域；
42、通过判断应力分布图上每个网格点与邻近网格点是否属于相同的应力集中区域，在应力分布图上识别出若干个应力集中区域。
43、进一步地，优化过程包括：
44、确定会影响混凝土构件应力性能的施工参数；
45、建立基于施工参数的优化目标函数；
46、运用遗传算法或梯度下降算法对优化目标函数进行优化，求出改善应力性能的最优调整量δx；
47、将求出的最优调整量δx与当前是施工参数值x相加，得到更新后的施工参数值xnew；
48、在后续的施工过程中应用更新后的施工参数值xnew，以达到更好的应力性能。进一步地，优化目标函数j定义为综合评估指标p的变化量δp，得：
49、j＝δp＝p(x+δx)-p(x)
50、其中，x为当前的施工参数值，δx为最优调整量，p(x+δx)为调整后的施工参数值对应的综合评估指标，p(x)为调整前的施工参数值对应的综合评估指标。
51、进一步地，影响混凝土构件应力性能的施工参数包括：张拉力、锚座固定螺栓的数量、应力集中区域的绞线密度。
52、与现有技术相比，本方案原理及优点如下：
53、1、在混凝土构件的端面安装若干个经过校准的薄膜压力传感器，并在混凝土构件临拼和张拉过程中，通过安装好的若干个经过校准的薄膜压力传感器监测混凝土构件端面的应力变化，然后通过压力分布采集器采集薄膜压力传感器监测得到的数据，最后将数据传输至计算机进行应力评估。本技术方案能实时、精确地对漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力性能进行评估。
54、2、混凝土构件的端面上，薄膜压力传感器分别安装布设于腹板与顶板的连接处、腹板与底板的连接处、圆弧板中心、圆弧板中心对称的两侧。本技术方案在混凝土构件端面关键的受力位置均安装薄膜压力传感器，大大提高评估漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力性能的准确度。
55、3、在混凝土构件的端面安装薄膜压力传感器前，使用砂纸打磨混凝土构件的端面，去除混凝土构件端面的浮尘和杂质，并使用无水酒精清洁混凝土构件端面，保证混凝土构件端面的纯净和干燥，避免其它无关因素影响评估漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力性能的准确度。
56、4、计算机进行应力评估时，采用两级评估，当遇到应力性能综合评估指标p不在设定的评估范围内的情况时，也能有足够的措施进行评估补救，保证了评估的流畅度。
1.漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，混凝土构件包括顶板、底板、腹板、圆弧板；所述腹板连接于顶板和底板之间；圆弧板的两端分别与顶板和底板连接，且圆弧板位于腹板的两侧；
3.根据权利要求1所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，在混凝土构件的端面安装薄膜压力传感器前，使用砂纸打磨混凝土构件的端面，去除混凝土构件端面的浮尘和杂质，并使用无水酒精清洁混凝土构件端面，保证混凝土构件端面的纯净和干燥。
4.根据权利要求1所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，应力评估的过程包括：
5.根据权利要求4所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，当应力性能综合评估指标p不在设定的评估范围内时，应力评估的过程还包括：
6.根据权利要求5所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，基于滤波处理后的应力数据z1,z2,...,zn，生成连续的应力分布图，包括：
7.根据权利要求6所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，在应力分布图上识别应力集中区域，包括：
8.根据权利要求4-7任一所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，优化过程包括：
9.根据权利要求8所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，优化目标函数j定义为综合评估指标p的变化量δp，得：
10.根据权利要求8所述的漂浮式风电机组基础混凝土构件端面应力评估及优化方法，其特征在于，影响混凝土构件应力性能的施工参数包括：张拉力、锚座固定螺栓的数量、应力集中区域的绞线密度。
