一種框架結構損傷識別方法

2023-10-17 06:15:59 1

專利名稱：一種框架結構損傷識別方法
技術領域：
本發明屬於建築框架結構檢測技術，具體涉及一種建築框架結構的損傷識別方法。
背景技術：
就目前狀況而言，在我國土木工程領域，由於人為或自然的因素，導致事故不斷發 生，造成了重大的人員傷亡和財產損失，這已經引起了人們對重大工程安全性的廣泛關注 和高度重視。就歷史狀況而言，對我國已經使用了幾十年甚至上百年的歷史建築，其中不乏 很多已經接近甚至超過設計基準期的建築，近年來自然災害頻繁，也對歷史建築造成了不 同程度的損傷，那麼它們的安全性和可靠性又如何？這也越來越引起人們的密切關注。因 此，對現存建築的結構性能進行監測和診斷，及時的發現結構的損傷，對可能出現的災害進 行預測，評估其安全性，已成為必然要求。結構損傷檢測作為一種故障診斷問題，是一門既有基礎理論，又有實際工程背景 的綜合性技術。結構損傷的檢測方法，從檢測所實施的範圍角度來講，可分為局部檢測與整 體檢測。局部損傷檢測是使用無損檢測技術集中對結構內部特殊的關鍵構件進行檢測，目 前已經較為成熟地在土木工程中得到應用。現有的主要檢測方法有超聲波法、聲發射法、紅 外線法、衝擊波法、雷達法和微波法等。局部損傷檢測方法還僅限於結構構件層次上，難以 全面反映整體結構的性能退化，無法實現在線監測與損傷診斷。整體檢測技術可以間斷地或連續地測定結構的健康狀況，也可以指導可疑部位的 損傷檢測，提高檢測效率。基于振動損傷識別技術的基本原理是結構的損傷必然會引起結 構動力特徵的變化。許多學者據此提出了不少方法，並在實踐中取得成功的應用，但在同時 識別結構損傷的數量、位置和大小的程度上還是有所局限。文獻「結構損傷識別的直接解析法(同濟大學學報，2007，35 (6) :719 723) 」介 紹了一種損傷識別的方法-直接解析法本方法。即從結構模態有限元算式出發，把頻率和 振型看作損傷參數的函數，經過泰勒展開獲得頻率、振型對損傷參數的一階偏導數，然後構 造以損傷參數為未知量的超定線代方程組，求解得到全部損傷參數值。可以同時識別出結 構損傷的數量、位置和程度，並可識別任意多數量的損傷參數。但上述方法存在模態截尾誤差較大、迭代收斂慢的問題，因而檢測所需數據量多， 以及識別效率和精度較低。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述方法的不足，提供一種框架結構損傷識別方法， 該方法檢測所需數據量少，效率高，具有較高的精度。本發明提供的框架結構損傷識別方法，其步驟包括(1)在損傷前框架結構的每層安裝加速度傳感器，在外激勵作用下測試結構的時3程響應，提取前8階頻率和振型數據，對框架結構離散化初始模型進行模型修正，得到精確 有限元理論模型，計算結構模態參數(ωω，ΦΑ0)；(2)對損傷後的結構每層安裝加速度傳感器進行測試，在外激勵作用下測試結構 的時程響應並進行模態分析，得到模態參數(ω 2，Φ 2)；(3)求得固有頻率的一階靈敏度為 (4)在求解模態振型過程中的對模態截尾誤差進行改進，採用改進後的算法；振 型對損傷係數的一階偏導數為
權利要求
1. 一種框架結構損傷識別方法，其步驟包括(1)在損傷前框架結構的每層安裝加速度傳感器，在外激勵作用下測試結構的時程響 應，提取前8階頻率和振型數據，對框架結構離散化初始模型進行模型修正，得到精確有限 元理論模型，計算結構模態參數(ωω，ΦΑ0)；(2)對損傷後的結構每層安裝加速度傳感器進行測試，在外激勵作用下測試結構的時響應並進行模態分析，得到模態參數(《t2， (3)求得固有頻率的一階靈敏度為
全文摘要
一種框架結構損傷識別方法。首先，對損傷前的框架結構測試，對框架結構離散化初始模型進行模型修正，得到精確有限元理論模型，計算結構模態參數(ωA0，ΦA0)；然後，對損傷後的結構進行測試，並進行模態分析，得到模態參數(ωt2，Φt2)；建立直接解析法損傷識別方程，利用結構損傷前後的前n(n≤N)階頻率、振型變化值Δωr，ΔΦr(r＝1，2，…，n)來求解單元損傷係數Di(i＝1，2，…，n)，達到同時識別整個結構存在的損傷的數量、位置和大小的目的。該方法適用於建築框架結構的損傷識別，檢測所需數據量少，效率高，具有較高的精度。
文檔編號G01N29/44GK102043019SQ20101051321
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優先權日2010年10月21日
發明者徐典, 李帥, 楊佑發, 梁文廣 申請人:重慶大學