[發(fā)明專(zhuān)利]基于混合監(jiān)測(cè)識(shí)別受損索支座廣義位移的遞進(jìn)式方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110143073.2
• 申請(qǐng)日: 2011-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102323084A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓玉林;韓佳邑
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00;G01B21/32;G01B21/22;G01B21/02;G01L5/04
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于混合監(jiān)測(cè)識(shí)別受損索支座廣義位移的遞進(jìn)式方法，其特征在于所述方法包括：

a.為敘述方便起見(jiàn)，統(tǒng)一稱(chēng)被評(píng)估的支承索和支座廣義位移分量為被評(píng)估對(duì)象，設(shè)被評(píng)估的支承索的數(shù)量和支座廣義位移分量的數(shù)量之和為N，即被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量為N；確定被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，按此規(guī)則將索結(jié)構(gòu)中所有的被評(píng)估對(duì)象編號(hào)，該編號(hào)在后續(xù)步驟中將用于生成向量和矩陣；用變量j表示這一編號(hào)，j＝1，2，3，...，N；

b.確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)索力的支承索，設(shè)索系統(tǒng)中共有Q根索，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的索力數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上M₁個(gè)指定索的M₁個(gè)索力數(shù)據(jù)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)索力的變化就是所有指定索的索力的變化；每次共有M₁個(gè)索力測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的索力信息；M₁是一個(gè)不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變數(shù)據(jù)可由結(jié)構(gòu)上K₂個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L₂個(gè)指定方向的應(yīng)變來(lái)描述，結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化就是K₂個(gè)指定點(diǎn)的所有被測(cè)應(yīng)變的變化；每次共有M₂個(gè)應(yīng)變測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)應(yīng)變，M₂為K₂和L₂之積；M₂是不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)角度的被測(cè)量點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的角度數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K₃個(gè)指定點(diǎn)的、過(guò)每個(gè)指定點(diǎn)的L₃個(gè)指定直線的、每個(gè)指定直線的H₃個(gè)角度坐標(biāo)分量來(lái)描述，結(jié)構(gòu)角度的變化就是所有指定點(diǎn)的、所有指定直線的、所有指定的角度坐標(biāo)分量的變化；每次共有M₃個(gè)角度坐標(biāo)分量測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)的角度信息，M₃為K₃、L₃和H₃之積；M₃是一個(gè)不小于0的整數(shù)；確定混合監(jiān)測(cè)時(shí)指定的將被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的形狀數(shù)據(jù)由結(jié)構(gòu)上K₄個(gè)指定點(diǎn)的、及每個(gè)指定點(diǎn)的L₄個(gè)指定方向的空間坐標(biāo)來(lái)描述，結(jié)構(gòu)形狀數(shù)據(jù)的變化就是K₄個(gè)指定點(diǎn)的所有坐標(biāo)分量的變化；每次共有M₄個(gè)坐標(biāo)測(cè)量值或計(jì)算值來(lái)表征結(jié)構(gòu)形狀，M₄為K₄和L₄之積；M₄是一個(gè)不小于0的整數(shù)；綜合上述混合監(jiān)測(cè)的被監(jiān)測(cè)量，整個(gè)結(jié)構(gòu)共有M個(gè)被監(jiān)測(cè)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(píng)估對(duì)象的數(shù)量N；由于M個(gè)被監(jiān)測(cè)量是不同類(lèi)型的，所以稱(chēng)為“基于混合監(jiān)測(cè)識(shí)別受損索支座廣義位移的遞進(jìn)式方法”；為方便起見(jiàn)，將本步所列出的“混合監(jiān)測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)的被監(jiān)測(cè)的所有參量”簡(jiǎn)稱(chēng)為“被監(jiān)測(cè)量”；

c.利用被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)等能夠表達(dá)被評(píng)估對(duì)象的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)建立被評(píng)估對(duì)象初始健康狀態(tài)向量dⁱ_o；如果沒(méi)有被評(píng)估對(duì)象的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，向量dⁱ_o的各元素?cái)?shù)值取0；向量dⁱ_o的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；本發(fā)明用i表示循環(huán)次數(shù)，i＝1，2，3，......；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的初始健康狀態(tài)向量dⁱ_o可以具體化為d¹_o；

d.在建立初始健康狀態(tài)向量d¹_o的同時(shí)，直接測(cè)量計(jì)算得到索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值，組成被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cⁱ_o；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cⁱ_o可以具體化為C¹_o；在實(shí)測(cè)得到被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量C¹_o的同時(shí)，實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有索的初始索力數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)的初始幾何數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座廣義坐標(biāo)數(shù)據(jù)；支座廣義坐標(biāo)包括線量和角量?jī)煞N；

e.根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖、竣工圖和索結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、索的無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)和初始索結(jié)構(gòu)支座廣義坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ；這里是第一次循環(huán)，i取1，即這里建立的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ可以具體化為A¹；

f.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCⁱ”和“名義單位損傷向量Dⁱ_u”；

g.實(shí)測(cè)得到索結(jié)構(gòu)的所有指定被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)值，組成“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Cⁱ”；給本步及本步之前出現(xiàn)的所有向量的元素編號(hào)時(shí)，應(yīng)使用同一編號(hào)規(guī)則，這樣可以保證本步及本步之前出現(xiàn)的各向量的、編號(hào)相同的元素，表示同一被監(jiān)測(cè)量的、對(duì)應(yīng)于該元素所屬向量所定義的相關(guān)信息；

h.定義當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c和當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ，兩個(gè)損傷向量的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前名義損傷程度或支座廣義位移，當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的當(dāng)前實(shí)際損傷程度或支座廣義位移，兩個(gè)損傷向量的元素的元素個(gè)數(shù)等于被評(píng)估對(duì)象的數(shù)量，兩個(gè)損傷向量的元素和被評(píng)估對(duì)象之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩個(gè)損傷向量的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；

i.依據(jù)“被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前數(shù)值向量Cⁱ”同“被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cⁱ_o”、“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCⁱ”和“當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c”間存在的近似線性關(guān)系，該近似線性關(guān)系可表達(dá)為式1，式1中除dⁱ_c外的其它量均為已知，求解式1就可以算出當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c；

Ci=Coi+ΔCi·dci]]>式1

j.利用式2表達(dá)的當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ同初始損傷向量dⁱ_o和當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c的元素間的關(guān)系，計(jì)算得到當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ的所有元素；

dji=1-(1-doji)(1-dcji)]]>式2

式2中j＝1，2，3，……，N；

當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ的元素?cái)?shù)值代表對(duì)應(yīng)被評(píng)估對(duì)象的實(shí)際損傷程度或?qū)嶋H支座廣義位移，根據(jù)當(dāng)前實(shí)際損傷向量dⁱ就能確定有哪些索受損及其損傷程度，就能確定實(shí)際支座廣義位移；若當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于是索系統(tǒng)中的一根索，且其數(shù)值為0，表示該元素所對(duì)應(yīng)的索是完好的，沒(méi)有損傷的，若其數(shù)值為100％，則表示該元素所對(duì)應(yīng)的索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于0和100％之間，則表示該索喪失了相應(yīng)比例的承載能力；如果當(dāng)前實(shí)際損傷向量的某一元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)支座的一個(gè)廣義位移分量，那么dⁱ_j表示其當(dāng)前廣義位移數(shù)值；

k.在求得當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c后，按照式3建立標(biāo)識(shí)向量Fⁱ，式4給出了標(biāo)識(shí)向量Fⁱ的第j個(gè)元素的定義；

Fi=F1iF2i···Fji···FNiT]]>式3

Fji=0,ifdcji<Duji1,ifdcji≥Duji]]>式4

式4中元素Fⁱ_j是標(biāo)識(shí)向量Fⁱ的第j個(gè)元素，Dⁱ_uj是名義單位損傷向量Dⁱ_u的第j個(gè)元素，dⁱ_cj是當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c的第j個(gè)元素，它們都表示第j個(gè)被評(píng)估對(duì)象的相關(guān)信息，式4中j＝1，2，3，……，N；

l.如果標(biāo)識(shí)向量Fⁱ的元素全為0，則回到第g步繼續(xù)本次循環(huán)；如果標(biāo)識(shí)向量Fⁱ的元素不全為0，則進(jìn)入下一步、即第m步；

m.根據(jù)式5計(jì)算得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的初始損傷向量dⁱ⁺¹_o的每一個(gè)元素dⁱ⁺¹_oj；

doji+1=1-(1-doji)(1-DujiFji)]]>式5

式5中Dⁱ_uj是名義單位損傷向量Dⁱ_u的第j個(gè)元素，dⁱ_cj是當(dāng)前名義損傷向量dⁱ_c的第j個(gè)元素，F(xiàn)ⁱ_j是標(biāo)識(shí)向量Fⁱ的第j個(gè)元素，式5中j＝1，2，3，……，N；向量dⁱ⁺¹_o的元素的編號(hào)規(guī)則和被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則相同；

n.在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ的基礎(chǔ)上，令被評(píng)估對(duì)象的健康狀況為dⁱ⁺¹_o后更新得到下一次、即第i+1次循環(huán)所需的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ⁺¹；

o.通過(guò)對(duì)力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ⁺¹的計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于模型Aⁱ⁺¹的結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)應(yīng)變的點(diǎn)的、將被監(jiān)測(cè)的應(yīng)變方向的應(yīng)變數(shù)值，這些數(shù)值組成下一次、即第i+1次循環(huán)所需的被監(jiān)測(cè)量的初始數(shù)值向量Cⁱ⁺¹_o；

p.回到第f步，開(kāi)始下一次循環(huán)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合監(jiān)測(cè)識(shí)別受損索支座廣義位移的遞進(jìn)式方法，其特征在于在步驟f中，在力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算獲得“單位損傷被監(jiān)測(cè)量數(shù)值變化矩陣ΔCⁱ”和“名義單位損傷向量Dⁱ_u”的具體方法為：

f1.在索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算基準(zhǔn)模型Aⁱ的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計(jì)算，計(jì)算次數(shù)數(shù)值上等于N；依據(jù)被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，依次進(jìn)行計(jì)算；每一次計(jì)算假設(shè)只有一個(gè)被評(píng)估對(duì)象在原有損傷或廣義位移的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位廣義位移，具體的，如果該被評(píng)估對(duì)象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設(shè)該支承索再增加單位損傷，如果該被評(píng)估對(duì)象是一個(gè)支座的一個(gè)方向的廣義位移分量，就假設(shè)該支座在該廣義位移方向再增加單位廣義位移，每一次計(jì)算中再增加單位損傷或單位廣義位移的被評(píng)估對(duì)象不同于其它次計(jì)算中再增加單位損傷或單位廣義位移的被評(píng)估對(duì)象，用“名義單位損傷向量Dⁱ_u”記錄記錄所有假定的再增加的單位損傷或單位廣義位移，其中i表示第i次循環(huán)，每一次計(jì)算都利用力學(xué)方法計(jì)算索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值，每一次計(jì)算得到的所有被監(jiān)測(cè)量的當(dāng)前計(jì)算值組成一個(gè)被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量；

f2.每一次計(jì)算得到的被監(jiān)測(cè)量計(jì)算當(dāng)前數(shù)值向量減去被監(jiān)測(cè)量初始數(shù)值向量后再除以該次計(jì)算所假設(shè)的單位損傷或單位廣義位移數(shù)值，得到一個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量，有N個(gè)被評(píng)估對(duì)象就有N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量；

f3.由這N個(gè)被監(jiān)測(cè)量變化向量按照N個(gè)被評(píng)估對(duì)象的編號(hào)規(guī)則，依次組成有N列的索結(jié)構(gòu)被監(jiān)測(cè)量單位變化矩陣ΔCⁱ。