[發明專利]基于混合監測的識別受損索和支座位移的健康監測方法

有效

• 申請號: 201010137539.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101813570A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 韓玉林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G01B21/32;G01B21/22;G01B21/00;G01N19/08;G01L5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于混合監測的識別受損索和支座位移的健康監測方法，其特征在于 所述方法包括：

a.稱被評估的支承索和支座位移分量為被評估對象，設被評估的支承索的數 量和支座位移分量的數量之和為N，即被評估對象的數量為N；確定被評估對象 的編號規則，按此規則將索結構中所有的被評估對象編號，該編號在后續步驟中 將用于生成向量和矩陣；用變量i表示這一編號，i＝1，2，3，...，N；

b.確定混合監測時指定的將被監測索力的支承索，設索系統中共有Q根支承 索，索結構的被監測的索力數據由索結構上M₁個指定支承索的M₁個索力數據來 描述，索結構索力的變化就是所有指定支承索的索力的變化；每次共有M₁個索力 測量值或計算值來表征索結構的索力信息；M₁是一個不小于0的整數；確定混合 臨測時指定的將被監測應變的被測量點，索結構的被監測的應變數據由索結構上 K₂個指定點的、及每個指定點的L₂個指定方向的應變來描述，索結構應變數據的 變化就是K₂個指定點的所有被測應變的變化；每次共有M₂個應變測量值或計算 值來表征索結構應變，M₂為K₂和L₂之積；M₂是不小于0的整數；確定混合監測 時指定的將被監測角度的被測量點，索結構的被監測的角度數據由索結構上K₃個 指定點的、過每個指定點的L₃個指定直線的、每個指定直線的H₃個角度坐標分 量來描述，索結構角度的變化就是所有指定點的、所有指定直線的、所有指定的 角度坐標分量的變化；每次共有M₃個角度坐標分量測量值或計算值來表征索結構 的角度信息，M₃為K₃、L₃和H₃之積；M₃是一個不小于0的整數；確定混合監測 時指定的將被監測的形狀數據，索結構的被監測的形狀數據由索結構上K₄個指定 點的、及每個指定點的L₄個指定方向的空間坐標來描述，索結構形狀數據的變化 就是K₄個指定點的所有坐標分量的變化；每次共有M₄個坐標測量值或計算值來 表征索結構形狀，M₄為K₄和L₄之積；M₄是一個不小于0的整數；綜合上述混合 監測的被監測量，整個索結構共有M個被監測量，M為M₁、M₂、M₃和M₄之和， 定義參量K，K為M₁、K₂、K₃和K₄之和，K和M不得小于被評估對象的數量N； 由于M個被監測量是不同類型的，所以本方法稱為“基于混合監測的識別受損索 和支座位移的健康監測方法”；為方便起見，將本步所列出的“混合監測時索結構 的被監測的所有參量”簡稱為“被監測量”；

c.直接測量計算得到索結構的所有被監測量的初始數值，組成被監測量初始 向量C_o；在實測得到被監測量初始向量C_o的同時，實測得到索結構的所有支承索 的初始索力數據、結構的初始幾何數據和初始索結構支座坐標數據；

d.根據索結構的設計圖、竣工圖和索結構的實測數據、支承索的無損檢測數 據和初始索結構支座坐標數據建立索結構的力學計算基準模型A_o；

e.在力學計算基準模型A_o的基礎上進行若干次力學計算，通過計算獲得索結 構被監測量單位變化矩陣ΔC；

f.實測得到索結構的所有指定被監測量的當前實測數值，組成被監測量的當 前數值向量C；

g.定義被評估對象當前狀態向量d，被評估對象當前狀態向量d的元素個數 等于被評估對象的數量，被評估對象當前狀態向量d的元素和被評估對象之間是 一一對應關系，被評估對象當前狀態向量d的元素數值代表對應被評估對象的損 傷程度或位移；

h.依據被監測量的當前數值向量C同被監測量初始向量C_o、索結構被監測量 單位變化矩陣ΔC和待求的被評估對象當前狀態向量d間存在的近似線性關系， 該近似線性關系表達為式1，式1中除d外的其它量均為已知，求解式1就可以算 出被評估對象當前狀態向量d；由于被評估對象當前狀態向量d的元素數值代表對 應被評估對象的損傷程度或位移，所以根據被評估對象當前狀態向量確定有哪些 支承索受損及其損傷程度，可以確定支座位移，即實現了支座位移的評估和索結 構中索系統的健康狀態評估；

C＝C_o+ΔC·d?????????式1。

2.根據權利要求1所述的基于混合監測的識別受損索和支座位移的健康監測 方法，其特征在于在步驟e中，在力學計算基準模型A_o的基礎上，通過若干次 力學計算獲得索結構被監測量單位變化矩陣ΔC的具體方法為：

e1.在索結構的力學計算基準模型A_o的基礎上進行若干次力學計算，計算次 數數值上等于N；每一次計算假設只有一個被評估對象有單位損傷或單位位移， 具體的，如果該被評估對象是索系統中的一根支承索，那么就假設該支承索有單 位損傷，如果該被評估對象是一個支座的一個方向的位移分量，就假設該支座在 該位移方向發生單位位移，用D_ui記錄這一單位損傷或單位位移，其中i表示發生 單位損傷或單位位移的被評估對象的編號；每一次計算中出現單位損傷或單位位 移的被評估對象不同于其它次計算中出現單位損傷或單位位移的被評估對象，每 一次計算都利用力學方法計算索結構的所有被監測量的當前計算值，每一次計算 得到的所有被監測量的當前計算值組成一個被監測量計算當前向量；

e2.每一次計算得到的被監測量計算當前向量減去被監測量初始向量后再除 以該次計算所假設的單位損傷或單位位移數值，得到一個被監測量變化向量，有 N個被評估對象就有N個被監測量變化向量；

e3.由這N個被監測量變化向量依次組成有N列的索結構被監測量單位變化 矩陣ΔC；索結構被監測量單位變化矩陣ΔC的每一列對應于一個被監測量變化向 量。