[發明專利]基于振動傳遞率函數主成分置信度的結構損傷預警方法

無效

• 申請號: 201310502624.9
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103530275A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 刁延松;陳家寶;任紅;孫玉婷;曹亞東;華盼盼;徐東鋒
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 段秀瑛;王月玲

技術領域

本發明涉及結構損傷識別領域，特別涉及一種基于振動傳遞率函數主成分置信度的結構損傷預警方法。

背景技術

由于荷載的作用以及環境的影響，土木工程結構在服役期間會出現不同程度的損傷，若不及時發現并采取措施，將帶來災難性的后果，因此有必要進行結構的損傷識別研究。結構損傷識別分為四個層次，即損傷預警（判別結構損傷存在與否）、確定損傷位置、確定損傷程度和結構壽命預測，而損傷預警最為關鍵。

目前，人們研究并提出了許多結構損傷預警方法，其中，基于振動響應分析的結構損傷預警方法由于無需測量激勵，僅利用結構響應對結構狀態進行評估，更接近實際情況，因此，被認為是一種具有廣泛應用前景的方法，但是，由于激勵幅值和噪聲的影響，基于振動響應分析的結構損傷預警方法容易出現誤判現象。

發明內容

本發明針對現有技術受到激勵幅值和噪聲的影響，導致預警誤判的現象，提供一種基于振動傳遞率函數主成分置信度的結構損傷預警方法

本發明利用加速度響應構造傳遞率函數，而傳遞率函數不受激勵幅值影響，將傳遞率函數的幅值作為分析信號進行結構損傷預警可以不受激勵幅值的影響；通過主成分分析提取振動傳遞率函數的主成分，對主成分進行相關性分析，參照模態置信準則計算主成分置信度，利用主成分置信度對結構狀態進行評估，可以抑制或消除噪聲的影響。

本發明的技術方案是：一種基于振動傳遞率函數主成分置信度的結構損傷預警方法，具體步驟如下：

步驟1：獲取結構損傷前后部分測點的加速度響應信號，通過傅里葉變換計算振動傳遞率函數：

Tij(ω)=Ai(ω)Aj(ω)---(1)]]>

式中，A_i（ω），A_j（ω）分別為a，b點響應信號的傅里葉變換。

步驟2：主成分分析是一種數據壓縮技術，已廣泛應用于數據特征提取、信號降噪等方面。主成分分析按數據分布方差大小排列，即第一主成分方差最大，受噪聲影響最小，第二主成分次之，依次類推。因此，對原始數據矩陣進行主成分分析，所有主成分可表征數據的全部特征，依次對結構各狀態的主成分進行對比，要比直接對原始數據矩陣進行比較來評估結構狀態更可靠。主成分的方差越大，由于噪聲影響較小，判別結果的可靠性將越大。

將振動傳遞率函數的幅值作為分析信號，假設為平穩隨機過程，將第s個振動傳遞率函數T_ij（ω）分割成p段長度為n的樣本，組成n行p列的矩陣X_s，第s個振動傳遞率函數的相關矩陣R_s和主成分Z_s為：

Rs=1n-1XsTXs---(2)]]>

（j=0，l，…，p，s=1，2，…，N_s)