大型港机结构的安全管理是港口企业设备管理工作的主要内容。大量大型港机结构事故的调查研究、理论分析及其计算结果都表明,导致大型港机结构破坏的主要原因是疲劳问题和稳定性问题。针对港机结构大型化和老龄化的特点,现阶段的主要管理思路是,由专门的设备管理人员,根据结构的应力-应变及典型部位的强度分析,对巡检部位和巡检周期进行预测,据此制定相应的设备管理方法。但此种做法要花费很长的周期,且对数据分析人员的技术要求也很高;此外,对实测数据的挖掘程度也不够,使很多安全控制信息湮没其中,而没有得到充分的提取和利用。因此,本文提出了用可视化技术和方法来解决以上问题。 论文首先简要地介绍了大型港机结构安全管理的理论基础,即应用断裂力学和损伤力学估算结构的疲劳裂纹萌生寿命和扩展寿命,以及根据板的超屈曲理论来评定结构的稳定性。在此基础上,特别对疲劳分析的相关数据进行了可视化分析和数据挖掘。 在结构安全管理数据可视化分析中,首先是对数据进行预处理,通过数据集成、数据选择和数据转换形成可视化分析的数据集。在了解数据集中的数据结构和数据类型的基础上,选择适当的可视化工具,将大型港机结构中的单个测点和多个测点的应力数据以及与安全管理相关的参数和变量,通过多种二维图形展示给设备管理人员,从而提升其对设备的了解和洞察力。 为了进一步发现结构安全管理数据中深层次的信息,本文还建立了疲劳裂纹萌生寿命估计与分类,疲劳裂纹扩展寿命预测以及测点应力峰值与小车位置相关规则的数据挖掘模型,通过对模型进行运算,快速地对设备状态作出判断,给出建议的港机结构管理模式以及管理中具体的巡检部位和巡检周期。对于挖掘得到的关联规则的支持度和可信度,也通过可视化的方式展示给设备管理人员。 为了提高数据可视化和可视化数据挖掘的效率,简化操作,作者自行编制了大型港机结构安全管理可视化软件平台。文中详细介绍了该件的功能模块和业务流程,并且应用该软件对宁波北仑1号56吨卸船机进行了分析,得到了该设备适宜采用的管理模式以及在相应模式下具体的巡检部位和巡检周期,具有一定的实际意义。 本文的研究工作得到了上海市自然科学基金(《大型港口机械结构安全控制中的数据挖掘》,课题编号:03ZR14055)的资助。