專利名稱：：一種剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑框架結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
：土木工程結(jié)構(gòu)的安全直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，工程失效會(huì)造成災(zāi)難性的后果。以橋梁為例，早在1967年12月，西弗吉尼亞州的錫爾弗(Silver)橋垮塌，導(dǎo)致46人喪生；美國(guó)的塔科瑪海峽大橋，我國(guó)重慶市綦江縣的彩虹橋，臺(tái)灣省連接高雄與屏東重要通道上的高屏大橋，都發(fā)生了突然斷裂事件，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。及時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)健康狀況，對(duì)結(jié)構(gòu)早期損傷進(jìn)行維修，不僅能夠顯著降低維護(hù)費(fèi)用，而且能夠保證結(jié)構(gòu)性能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。傳統(tǒng)的損傷檢測(cè)方法有外觀目測(cè)法和基于儀器設(shè)備的局部損傷檢測(cè)方法，如超聲檢測(cè)等。外觀目測(cè)的檢測(cè)結(jié)果與檢測(cè)人員的水平和經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，而且只能發(fā)現(xiàn)外部損傷，結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷無(wú)法檢測(cè)。超聲法是應(yīng)用最廣泛的局部無(wú)損檢測(cè)方法，超聲波可以檢測(cè)由于材料屬性和裂縫引起的材料阻抗的變化。超聲法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以檢測(cè)遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)表面的內(nèi)部裂縫，并且確定裂縫位置。上述損傷檢測(cè)方法均需要預(yù)先大致了解損傷的位置，并且結(jié)構(gòu)中這些位置易于接近，檢測(cè)所需的周期長(zhǎng)，檢測(cè)費(fèi)用昂貴，會(huì)引起結(jié)構(gòu)使用的中斷，因此在實(shí)際工程中應(yīng)用受到了限制。由于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性(如時(shí)程響應(yīng)、頻率響應(yīng)函數(shù)、固有頻率、振型等)是結(jié)構(gòu)物理參數(shù)(如剛度、質(zhì)量、阻尼等)的函數(shù)，結(jié)構(gòu)損傷即意味著結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的改變，而物理參數(shù)的改變必然引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的改變。通過(guò)安裝在結(jié)構(gòu)上的傳感設(shè)備，對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以獲得結(jié)構(gòu)不同階段的振動(dòng)特性；對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的變化進(jìn)行分析及處理，有可能獲得結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的變化情況，從而達(dá)到損傷檢測(cè)的目的。利用結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測(cè)試信號(hào)進(jìn)行損傷檢測(cè)能夠獲得結(jié)構(gòu)的整體損傷狀況，檢測(cè)費(fèi)用低，不需要中斷結(jié)構(gòu)的使用，相對(duì)于傳統(tǒng)的損傷檢測(cè)方法具有很大的優(yōu)越性。Doebling等在"Asummaryreviewofvibration-baseddamageidentificationmethods(TheShockandVibrationDigest,1998,30(2):91-105)，，一文中對(duì)基于動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法作了詳盡的總結(jié)。結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)可分為三類時(shí)域數(shù)據(jù)、頻域數(shù)據(jù)和模態(tài)數(shù)據(jù)。時(shí)域測(cè)試數(shù)據(jù)包括時(shí)程響應(yīng)和脈沖響應(yīng)函數(shù)。頻域測(cè)試數(shù)據(jù)包括傅立葉譜和頻率響應(yīng)函數(shù)，固有頻率、振型和模態(tài)阻尼比是三個(gè)典型的模態(tài)參數(shù)，這些參數(shù)能夠從測(cè)得的頻率響應(yīng)函數(shù)中提取。利用模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)是運(yùn)用最為廣泛的方法，選擇適當(dāng)?shù)哪B(tài)數(shù)據(jù)或其導(dǎo)出值對(duì)于損傷檢測(cè)的難易程度、損傷檢測(cè)結(jié)果的正確性等具有至關(guān)重要的影響。常用的結(jié)構(gòu)模態(tài)信息有固有頻率、振型以及它們的導(dǎo)出量，如模態(tài)保證準(zhǔn)則、坐標(biāo)模態(tài)保證準(zhǔn)則、振型曲率、柔度矩陣等等。文獻(xiàn)"基于振型變化的框架結(jié)構(gòu)破損評(píng)估(重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1998,20(6):7982)"介紹了一種剪切型框架結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別方法，即通過(guò)建立反映結(jié)構(gòu)振型變化與結(jié)構(gòu)層間剛度變化間的靈敏度矩陣，來(lái)求解框架結(jié)構(gòu)的層間剛度損失。該方法首先需要求解靈敏度矩陣，然后對(duì)靈敏度矩陣求逆矩陣，最后用靈敏度逆矩陣與振型變化向量的乘積求解結(jié)構(gòu)層間剛度損失。由于靈敏度矩陣只是振型變化與層間剛度損失的一階近似反映以及實(shí)際檢測(cè)中存在的測(cè)試誤差，使得所建立的振型變化與層間剛度損失之間的方程組很可能為病態(tài)方程組，從而最終所得到的層間剛度損失與實(shí)際情況相差較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，該方法檢測(cè)所需的數(shù)據(jù)量少，效率高，并具有較高的精度。本發(fā)明提供的剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其步驟包括(1)在結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器，在外激勵(lì)作用下，分別測(cè)試結(jié)構(gòu)在完好狀態(tài)和損傷狀態(tài)的時(shí)程響應(yīng)，然后提取結(jié)構(gòu)的一階振型，并將振型對(duì)質(zhì)量矩陣標(biāo)準(zhǔn)化，即《竭=1A表示結(jié)構(gòu)的一階振型，《表示結(jié)構(gòu)一階振型的轉(zhuǎn)置，M為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣。下面步驟中所提到的振型均為對(duì)質(zhì)量矩陣標(biāo)準(zhǔn)化振型；(2)計(jì)算結(jié)構(gòu)各層一階振型斜率的改變A《，'^表示第1階振型的第7層振型斜率，A《為損傷前、后第7層在第1階振型的振型斜率的變化量，(為第l階振型的第y層振型位移，A(為損傷前、后第y層在第i階振型的振型位移的變化量，、為第/層的層高，7V為結(jié)構(gòu)總層數(shù)；，(3)建立未損傷結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，進(jìn)行模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)未損傷狀態(tài)下的各階圓頻率和振型；(4)利用下式計(jì)算一階振型斜率對(duì)層間剛度的敏感性系數(shù)《1「《d《，=欲，欲，式中《，,表示第1階振型的第7層振型斜率對(duì)第,層剛度的敏感性，*,表示第f層的層間剛度，Z表示結(jié)構(gòu)的層序號(hào)，M/^表示第l階振型的第/層振型位移對(duì)第^層剛度的敏感性，其值由下式計(jì)算M=f~，其中々,=仏—'('-'))仏—欲，臺(tái)'''《,2-w,2M/汰,是第1階振型對(duì)第,層剛度的敏感性，M,/欲,為^/汰,^第■/個(gè)分量，A和",分別為結(jié)構(gòu)第l階和第z'階圓頻率；當(dāng)/=1時(shí)況,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>當(dāng)7=1時(shí)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(5)首先找出一階振型斜率改變A《為正的層，設(shè)總共有wl層一階振型斜率變化為正，用"表示這些一階振型斜率變化為正的層號(hào)，記這些層的一階振型斜率變化為CfJ°，表示由測(cè)試數(shù)據(jù)得到的初始一階振型斜率改變值；然后，由下列公式分別計(jì)算各一階振型斜率變化為正的層引起的其他層的一階振型斜率變化量式中c^'表示由于第j層損傷引起的第y層一階振型斜率改變第1次修正值，將所有一階振型斜率變化為正的層引起的第7'層一階振型斜率修正值《:？反號(hào)疊加到第/層的原一階振型斜率改變值上，即c^、q^-ZcS1,7=1,2,…,iv,片"；式中《:r表示經(jīng)過(guò)第1次修正后的第7層一階振型斜率改變值；(6)以修正后的各層一階振型斜率改變值為基礎(chǔ)，重復(fù)步驟(5)，進(jìn)行下一次循環(huán)的計(jì)算，得到經(jīng)過(guò)第2次修正后的第J'層一階振型斜率改變值《，，不斷循環(huán)計(jì)算，直到修正后的最小一階振型斜率改變值大于閾值L時(shí)循環(huán)終止，L為負(fù)值，其絕對(duì)值等于初始最大一階振型斜率改變值的1%~10%;再利用最終得到的一階振型斜率改變值，進(jìn)行損傷位置判別一階振型斜率改變值大于0的層為損傷層；(7)假設(shè)各層分別發(fā)生不同程度的損傷，建立相應(yīng)的單損傷工況數(shù)值模型，進(jìn)行模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)各種單損傷工況下的一階振型；(8)比較結(jié)構(gòu)在未損傷工況和各種單損傷工況下的一階振型，計(jì)算得到損傷層的一階振型斜率改變量，建立在各種單損傷工況下?lián)p傷層一階振型斜率改變量與損傷程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(9)通過(guò)比較修正后的損傷層一階振型斜率改變量和數(shù)值模擬的各種單損傷工況下的一階振型斜率改變量，插值得到損傷層的損傷程度。本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)低階模態(tài)參數(shù)的變化進(jìn)行框架柱損傷的檢測(cè)。具體地說(shuō)，是利用剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷前后修正一階振型斜率的變化，來(lái)判別哪一層或哪幾層發(fā)生了損傷以及損傷層的損傷程度。本發(fā)明損傷檢測(cè)方法的顯著優(yōu)點(diǎn)是僅僅需要測(cè)試框架結(jié)構(gòu)的一階振型，通過(guò)結(jié)構(gòu)損傷前后的一階振型斜率改變來(lái)識(shí)別損傷，這符合往往只能得到結(jié)構(gòu)低階模態(tài)參數(shù)的實(shí)際工程情況。檢測(cè)所需的數(shù)據(jù)量少，效率高，具有較高的精度。在具體實(shí)施方式部分將結(jié)合實(shí)例作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明實(shí)例的三層試驗(yàn)框架模型示意圖，其中(a)為三層框架平面圖，(b)為三層框架立面圖2為結(jié)構(gòu)模型各工況下一階振型示意圖3為工況1一階振型斜率差修正迭代過(guò)程示意圖，其中(a)為損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖，(b)為未損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖4為工況2—階振型斜率差修正迭代過(guò)程示意圖，其中(a)為損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖，(b)為未損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖5為工況3—階振型斜率修正迭代過(guò)程示意圖，其中(a)為損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖，(b)為未損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖6為工況4一階振型斜率修正迭代過(guò)程示意圖，其中(a)為損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖，(b)為未損傷層一階振型斜率迭代過(guò)程圖。具體實(shí)施例方式研究表明，結(jié)構(gòu)高階模態(tài)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷比低階模態(tài)參數(shù)敏感，但是，結(jié)構(gòu)高階模態(tài)參數(shù)往往難以獲得或難以準(zhǔn)確獲得。因此，利用能夠較準(zhǔn)確獲得的結(jié)構(gòu)低階模態(tài)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別具有重要意義?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是一種廣泛使用的結(jié)構(gòu)形式，框架柱是框架結(jié)構(gòu)中重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。剪切型框架的結(jié)構(gòu)特性可通過(guò)每個(gè)樓層的質(zhì)量和各層的層間剛度來(lái)描述。通常，損傷不會(huì)造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量的改變，而僅僅表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的剛度損失。結(jié)構(gòu)剛度的改變會(huì)造成結(jié)構(gòu)固有頻率和振型發(fā)生變化，振型變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振型斜率發(fā)生變化。結(jié)合結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的敏感性分析，本方法通過(guò)測(cè)試結(jié)構(gòu)損傷前后的一階振型斜率的改變，識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷層的位置以及損傷層的損傷程度。本發(fā)明中振型斜率定義為j_A—d)^'一~~^~~〃乂式中《表示第7層在第/振型中的振型斜率，&表示第/層在第/振型中的振型位移，為第y層層高。z'表示振型階數(shù)序號(hào)，y表示結(jié)構(gòu)的層序號(hào)。外激勵(lì)作用可以是環(huán)境激勵(lì)或施加主動(dòng)激勵(lì)，通常采用有限元模型建立結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型。實(shí)例-以圖1的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑閷?duì)象，描述損傷識(shí)別方法的實(shí)施過(guò)程。試驗(yàn)框架模型采用三塊850mmx500mmx25mm的鋼板和四根等截面9.5mmx75mm框架柱組成，柱和板保持剛性連接，在每層樓板上設(shè)有135kg的附加質(zhì)量塊(圖中標(biāo)識(shí)l)。框架模型焊接在一塊20mm厚的鋼底板上，框架底板用8根高強(qiáng)螺栓固定在振動(dòng)臺(tái)上?？蚣苤摬牡膹椥阅Ａ繛?00GPa，屈服強(qiáng)度為435MPa。框架樓板的厚度25mm遠(yuǎn)大于框架柱的厚度7.5mm，可以認(rèn)為樓板在框架發(fā)生水平位移時(shí)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此可將框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為具有三個(gè)集中質(zhì)量的葫蘆串模型，在集中質(zhì)量處只有水平位移，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。表1框架模型各種工況層間剛度損失損傷工況l損傷工況2損傷工況3損傷工況4樓層損傷(％)樓層損傷(％)樓層損傷(％)樓層損傷(％)1-11.61-21.11-21.11-21.120202-11.62-21.1為獲得該框架模型的動(dòng)態(tài)參數(shù)，在3mx3m的MTS振動(dòng)臺(tái)上對(duì)框架模型進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)在x方向產(chǎn)生頻率范圍為130Hz的白噪聲，為限制框架的響應(yīng)在線彈性范圍內(nèi)，激勵(lì)的峰值加速度取為0.05g，持續(xù)時(shí)間為180秒。在每層樓板處設(shè)置一個(gè)B&K4370加速度計(jì)(圖中標(biāo)識(shí)2)用來(lái)測(cè)量x方向的加速度，加速度計(jì)測(cè)得的信號(hào)通過(guò)B&K2635進(jìn)行信號(hào)調(diào)制并以300Hz采樣。隨后通過(guò)丹麥StructuralVibrationSolutions開(kāi)發(fā)的商業(yè)計(jì)算機(jī)軟件ARTeMIS用頻域分解法對(duì)獲得的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析，得到框架模型在未損傷狀態(tài)下的固有頻率和振型。然后對(duì)框架柱切割使其發(fā)生損傷，模型的各種損傷工況見(jiàn)表1。重復(fù)上述過(guò)程，得到各損傷工況下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。結(jié)構(gòu)模型在未損傷工況和各損傷工況下的振型見(jiàn)圖2。由測(cè)量數(shù)據(jù)得到的各種損傷工況下的一階振型斜率變化見(jiàn)表2。由表2數(shù)據(jù)可見(jiàn)，對(duì)于單損傷的情況(工況1和工況2)，第1層的一階振型斜率改變大于0，由一階振型斜率的變化可直接判別損傷位置。但是，對(duì)于多損傷工況(工況3和工況4)，損傷發(fā)生在第1層和第2層，由于振型斜率變化相互影響的原因，僅僅只有第1層的一階振型斜率改變大于0，無(wú)法識(shí)別出第2層發(fā)生了損傷，需要對(duì)一階振型斜率改變值進(jìn)行修正。各種損傷工況的修正過(guò)程見(jiàn)圖3~圖6，迭代終止的條件設(shè)為各層修正一階振型斜率改變值的最小值大于-lxl0一4。表2各種損傷工況一階振型斜率改變<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由圖3和圖4可見(jiàn)，在單損傷的情況下，迭代過(guò)程收斂很快，損傷工況1和損傷工況2分別經(jīng)過(guò)1次和2次迭代就已經(jīng)收斂。由圖5和圖6可見(jiàn)，在多損傷情況下，達(dá)到收斂目標(biāo)的迭代次數(shù)明顯增多，損傷工況3和損傷工況4分別經(jīng)過(guò)16次和18次迭代才收斂，反映了多損傷情況下振型斜率變化的相互影響。不論是單損傷還是多損傷工況，由最終的迭代結(jié)果都能夠正確判別損傷位置工況1和工況2下結(jié)構(gòu)第1層發(fā)生了損傷，工況3和工況4下結(jié)構(gòu)第1層和第2層發(fā)生了損傷。表3單損傷工況不同程度損傷下的損傷層一階振型斜率改變<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>通過(guò)損傷位置的識(shí)別過(guò)程，未損傷層的修正一階振型斜率改變收斂于o，而損傷層的修正一階振型斜率改變收斂于某一正值，該值的大小與損傷程度有關(guān)。假設(shè)結(jié)構(gòu)模型各層分別發(fā)生程度為5%、10%、15%、20%、25%、30%的層間剛度損失，建立相應(yīng)的有限元模型，計(jì)算得到在各種單損傷工況下的模型各層一階振型斜率改變(表3)。由測(cè)量得到的結(jié)構(gòu)在實(shí)際損傷工況下的修正一階振型斜率改變值進(jìn)行線性插值，反算得到結(jié)構(gòu)的剛度損失(表4)。由表4可見(jiàn)，各種損傷程度的識(shí)別誤差在5%以內(nèi)，能夠滿足實(shí)際工程檢測(cè)的要求。表4各工況修正一階振型斜率改變(Cw)、反推剛度損失(《)與誤差<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注表中"^"表示該層由損傷位置識(shí)別過(guò)程識(shí)別出未發(fā)生損傷，故不需進(jìn)行損傷程度識(shí)別。權(quán)利要求1、一種剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其步驟包括(1)在結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器，在外激勵(lì)作用下，分別測(cè)試結(jié)構(gòu)在完好狀態(tài)和損傷狀態(tài)的時(shí)程響應(yīng)，然后提取結(jié)構(gòu)的一階振型，并將振型對(duì)質(zhì)量矩陣標(biāo)準(zhǔn)化，即《M^=1A表示結(jié)構(gòu)的一階振型，《表示結(jié)構(gòu)一階振型的轉(zhuǎn)置，M為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣。下面步驟中所提到的振型均為對(duì)質(zhì)量矩陣標(biāo)準(zhǔn)化振型；(2)計(jì)算結(jié)構(gòu)各層一階振型斜率的改變A《，^表示第l階振型的第/層振型斜率，A《為損傷前、后第J層在第1階振型的振型斜率的變化量，4,為第1階振型的第7'層振型位移，A&為損傷前、后第7'層在第1階振型的振型位移的變化量，、為第7'層的層高，7V為結(jié)構(gòu)總層數(shù)；(3)建立未損傷結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，進(jìn)行的模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)未損傷狀態(tài)下的各階圓頻率和振型；(4)利用下式計(jì)算一階振型斜率對(duì)層間剛度的敏感性系數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中《，,表示第l階振型的第7層振型斜率對(duì)第/層剛度的敏感性，^表示第^層的層間剛度，^表示結(jié)構(gòu)的層序號(hào)，M,/^,表示第l階振型的第7'層振型位移對(duì)第,層剛度的敏感性，其值由下式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>M/汲,是第1階振型對(duì)第Z層剛度的敏感性，M,/W為M/汰(的第/個(gè)分當(dāng)/=1時(shí)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>當(dāng)/=1時(shí)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(5)首先找出一階振型斜率改變A《為正的層，設(shè)總共有附l層一階振型斜率變化為正，用c/表示這些一階振型斜率變化為正的層號(hào)，記這些層的一階振型斜率變化為cjr，表示由測(cè)試數(shù)據(jù)得到的初始一階振型斜率改變值；然后，由下列公式分別計(jì)算各一階振型斜率變化為正的層引起的其他層的一階振型斜率變化量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中《'？表示由于第"層損傷引起的第y層一階振型斜率改變第1次修正值，將所有一階振型斜率變化為正的層引起的第y層一階振型斜率修正值c^'反號(hào)疊加到第y層的原一階振型斜率改變值上，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中O'表示經(jīng)過(guò)第1次修正后的第7'層一階振型斜率改變值；(6)以修正后的各層一階振型斜率改變值為基礎(chǔ)，重復(fù)步驟(5)，進(jìn)行下一次循環(huán)的計(jì)算，得到經(jīng)過(guò)第2次修正后的第7'層一階振型斜率改變值《，，不斷循環(huán)計(jì)算，直到修正后的最小一階振型斜率改變值大于閾值L時(shí)循環(huán)終止，L為負(fù)值，其絕對(duì)值等于初始最大一階振型斜率改變值的5%~10%;再利用最終得到的一階振型斜率改變值，進(jìn)行損傷位置判別一階振型斜率改變值大于0的層為損傷層；(7)假設(shè)各層分別發(fā)生不同程度的損傷，建立相應(yīng)的單損傷工況數(shù)值模型，進(jìn)行模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)各種單損傷工況下的一階振型；(8)比較結(jié)構(gòu)在未損傷工況和各種單損傷工況下的一階振型，計(jì)算得到損傷層的一階振型斜率改變量，建立在各種單損傷工況下?lián)p傷層一階振型斜率改變量與損傷程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(9)通過(guò)比較修正后的一階振型斜率改變量和數(shù)值模擬的各種單損傷工況下的一階振型斜率改變量，插值得到損傷層的損傷程度。全文摘要本發(fā)明提出了一種剪切型框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法。首先，測(cè)試結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，獲取結(jié)構(gòu)在完好狀態(tài)和損傷狀態(tài)的一階振型斜率，計(jì)算出損傷造成的初始一階振型斜率改變。然后，建立結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，分析結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)參數(shù)，利用模態(tài)參數(shù)計(jì)算一階振型斜率對(duì)損傷的敏感系數(shù)。最后，結(jié)合敏感性分析結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)初始一階振型斜率改變進(jìn)行修正，由修正后的一階振型斜率改變識(shí)別損傷位置和損傷程度。即修正后一階振型斜率改變大于零的層為損傷層，修正后一階振型斜率改變的大小反映了該層的損傷程度。該方法通過(guò)一個(gè)三層的剪切型框架模型實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。通過(guò)本發(fā)明，能夠僅僅利用結(jié)構(gòu)一階振型斜率來(lái)識(shí)別損傷，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。文檔編號(hào)G06F17/00GK101122583SQ20071005315公開(kāi)日2008年2月13日申請(qǐng)日期2007年9月6日優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日發(fā)明者朱宏平,林李,王丹生,歡陳,陳曉強(qiáng)申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)