[發(fā)明專利]廣義位移空間坐標(biāo)監(jiān)測受損索載荷識別方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410086855.0
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103913330A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓玉林;韓佳邑
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01L5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

斜拉橋、懸索橋、桁架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)有一個共同點(diǎn)，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(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)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，本方法將該類結(jié)構(gòu)表述為“索結(jié)構(gòu)”，并將索結(jié)構(gòu)的所有承載索、承載纜，及所有僅承受軸向拉伸或軸向壓縮載荷的桿件（又稱為二力桿件），為方便起見統(tǒng)一稱為“索系統(tǒng)”，本方法中用“支承索”這一名詞指稱承載索、承載纜及僅承受軸向拉伸或軸向壓縮載荷的桿件，有時(shí)簡稱為“索”，所以在后面使用“索”這個字的時(shí)候，對桁架結(jié)構(gòu)實(shí)際就是指二力桿件。在結(jié)構(gòu)服役過程中，對支承索或索系統(tǒng)的健康狀態(tài)的正確識別關(guān)系到整個索結(jié)構(gòu)的安全。在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，索結(jié)構(gòu)的溫度一般也會隨著發(fā)生變化，在索結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化時(shí)，索結(jié)構(gòu)支座可能發(fā)生廣義位移，索結(jié)構(gòu)承受的載荷也可能發(fā)生變化，同時(shí)索結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)也可能在發(fā)生變化，在這種復(fù)雜條件下，本方法基于空間坐標(biāo)監(jiān)測（本方法將被監(jiān)測的空間坐標(biāo)稱為“被監(jiān)測量”）來識別受損索和索結(jié)構(gòu)承受的載荷的變化量，屬工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

剔除載荷變化、索結(jié)構(gòu)支座廣義位移和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)的變化，是目前迫切需要解決的問題；同樣的，剔除結(jié)構(gòu)溫度變化、索結(jié)構(gòu)支座廣義位移和結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)變化對結(jié)構(gòu)承受的載荷的變化量的識別結(jié)果的影響，對結(jié)構(gòu)安全同樣具有重要意義，本方法公開了解決這兩個問題的一種有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本方法公開了一種方法，實(shí)現(xiàn)了已有方法不可能具備的兩種功能，分別是，一、在支座有廣義位移時(shí)，在結(jié)構(gòu)承受的載荷和結(jié)構(gòu)（環(huán)境）溫度變化時(shí)，能夠剔除支座廣義位移、載荷變化和結(jié)構(gòu)溫度變化對索結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別結(jié)果的影響，從而準(zhǔn)確地識別出支承索的健康狀態(tài)；二、本方法在識別出受損索的同時(shí)，還能同時(shí)識別出載荷的變化，即本方法能夠剔除支座廣義位移、結(jié)構(gòu)溫度變化和支承索健康狀態(tài)變化的影響，實(shí)現(xiàn)載荷變化程度的正確識別。

技術(shù)方案：在本方法中，用“支座空間坐標(biāo)”指稱支座關(guān)于笛卡爾直角坐標(biāo)系的X、Y、Z軸的坐標(biāo)，也可以說成是支座關(guān)于X、Y、Z軸的空間坐標(biāo)，支座關(guān)于某一個軸的空間坐標(biāo)的具體數(shù)值稱為支座關(guān)于該軸的空間坐標(biāo)分量，本方法中也用支座的一個空間坐標(biāo)分量表達(dá)支座關(guān)于某一個軸的空間坐標(biāo)的具體數(shù)值；用“支座角坐標(biāo)”指稱支座關(guān)于X、Y、Z軸的角坐標(biāo)，支座關(guān)于某一個軸的角坐標(biāo)的具體數(shù)值稱為支座關(guān)于該軸的角坐標(biāo)分量，本方法中也用支座的一個角坐標(biāo)分量表達(dá)支座關(guān)于某一個軸的角坐標(biāo)的具體數(shù)值；用“支座廣義坐標(biāo)”指稱支座角坐標(biāo)和支座空間坐標(biāo)全體，本方法中也用支座的一個廣義坐標(biāo)分量表達(dá)支座關(guān)于一個軸的空間坐標(biāo)或角坐標(biāo)的具體數(shù)值；支座關(guān)于X、Y、Z軸的坐標(biāo)的改變稱為支座線位移，也可以說支座空間坐標(biāo)的改變稱為支座線位移，本方法中也用支座的一個線位移分量表達(dá)支座關(guān)于某一個軸的線位移的具體數(shù)值；支座關(guān)于X、Y、Z軸的角坐標(biāo)的改變稱為支座角位移，本方法中也用支座的一個角位移分量表達(dá)支座關(guān)于某一個軸的角位移的具體數(shù)值；支座廣義位移指稱支座線位移和支座角位移全體，本方法中也用支座的一個廣義位移分量表達(dá)支座關(guān)于某一個軸的線位移或角位移的具體數(shù)值；支座線位移也可稱為平移位移，支座沉降是支座線位移或平移位移在重力方向的分量。

物體、結(jié)構(gòu)承受的外力可稱為載荷，載荷包括面載荷和體積載荷。面載荷又稱表面載荷，是作用于物體表面的載荷，包括集中載荷和分布載荷兩種。體積載荷是連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的載荷，如物體的自重和慣性力。

集中載荷分為集中力和集中力偶兩種，在坐標(biāo)系中，例如在笛卡爾直角坐標(biāo)系中，一個集中力可以分解成三個分量，同樣的，一個集中力偶也可以分解成三個分量，如果載荷實(shí)際上是集中載荷，在本方法中將一個集中力分量或一個集中力偶分量稱為一個載荷，此時(shí)載荷的變化具體化為一個集中力分量或一個集中力偶分量的變化。