[發明專利]基于角度監測識別受損索支座廣義位移的健康監測方法

無效

• 申請號: 201110144485.8
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102323098A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 韓玉林;萬江;韓佳邑
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B21/02;G01B21/32;G01B21/22;G01L5/04
• 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

技術領域

斜拉橋、懸索橋、桁架結構等結構有一個共同點，就是它們有許多承受拉伸載荷的部件，如斜拉索、主纜、吊索、拉桿等等，該類結構的共同點是以索、纜或僅承受拉伸載荷的桿件為支承部件，為方便起見本發明將該類結構表述為“索結構”。在索結構的服役過程中，索結構的支承系統（指所有承載索、及所有起支承作用的僅承受拉伸載荷的桿件，為方便起見，本專利將該類結構的全部支承部件統一稱為“索系統”，但實際上索系統不僅僅指支承索，也包括僅承受拉伸載荷的桿件）會受損，同時索結構的支座也可能出現廣義位移（例如支座廣義位移指支座沿X、Y、Z軸的線位移及支座繞X、Y、Z軸的角位移；對應于支座廣義位移，支座廣義坐標指支座關于X、Y、Z軸的坐標及支座關于X、Y、Z軸的角坐標），這些變化對索結構的安全是一種威脅，本發明基于結構健康監測技術，基于角度監測來識別支座廣義位移和索結構的索系統中的受損索，屬工程結構健康監測領域。

背景技術

支座廣義位移對索結構安全是一項重大威脅，同樣的，索系統通常是索結構的關鍵組成部分，它的失效常常帶來整個結構的失效，基于結構健康監測技術來識別支座廣義位移和索結構的索系統中的受損索是一種極具潛力的方法。當支座出現廣義位移時、或索系統的健康狀態發生變化時、或者兩種情況同時發生時，會引起結構的可測量參數的變化，例如會引起索力的變化，會影響索結構的變形或應變，會影響索結構的形狀或空間坐標，會引起過索結構的每一點的任意假想直線的角度坐標的變化（例如結構表面任意一點的切平面中的任意一根過該點的直線的角度坐標的變化，或者結構表面任意一點的法線的角度坐標的變化），所有的這些變化都包含了索系統的健康狀態信息，實際上這些可測量參數的變化包含了索系統的健康狀態信息、包含了支座廣義位移信息，也就是說可以利用結構的可測量參數來識別支座廣義位移和受損索。

為了能對索結構的索系統的健康狀態和支座廣義位移有可靠的監測和判斷，必須有一個能夠合理有效的建立索結構的可測量參數的變化同支座廣義位移和索系統中所有索的健康狀況間的關系的方法，基于該方法建立的健康監測系統可以給出更可信的支座廣義位移評估和索系統的健康評估。

發明內容

技術問題：本發明公開了一種基于角度監測的、能夠合理有效地識別支座廣義位移和受損索的健康監測方法。

技術方案：設索的數量和支座廣義位移分量的數量之和為N。為敘述方便起見，本發明統一稱被評估的索和支座廣義位移為“被評估對象”，給被評估對象連續編號，本發明用用變量i表示這一編號，i=1,2,3,…,?N，因此可以說有N個被評估對象。

“結構的全部被監測的角度數據”由結構上K個指定點的、過每個指定點的L個指定直線的、每個指定直線的H個角度坐標分量來描述，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M（M＝K×L×H）個角度坐標分量測量值或計算值來表征結構的角度信息。K和M不得小于支承索的數量N。

為方便起見，在本發明中將“結構的被監測的角度數據”簡稱為“被監測量”。在后面提到“被監測量的某某矩陣或某某向量”時，也可讀成“被監測的角度的某某矩陣或某某向量”。

本發明由三大部分組成。分別是建立被評估對象健康監測系統所需的知識庫和參量的方法、基于知識庫（含參量）和實測索結構的被監測量的被評估對象健康狀態評估方法、健康監測系統的軟件和硬件部分。

本發明的第一部分：建立用于被評估對象健康監測的知識庫和參量的方法。具體如下：

1.?建立索結構的力學計算基準模型A_o（例如有限元基準模型）的方法如下。