[發明專利]一種基于靈敏度的橋梁整體損傷識別方法

在審

• 申請號: 201711206518.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107704719A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 肖鑫;趙欣欣;鞠曉臣;郭輝;潘永杰;劉曉光;胡所亭
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院;中國鐵路總公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01M99/00
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司11496
• 代理人: 王程遠,胡玉章

1.一種基于靈敏度的橋梁整體損傷識別方法，其特征在于，包括：

步驟1，采集橋梁結構在健康狀況下某一節點的響應u₀，并整理橋梁結構在一段時間內采集到的響應數據，得到橋梁結構中該節點在這段時間內的實際響應u_d，根據卷積定理，計算u₀和u_d這兩組響應數據之間的互相關函數C，：C＝u₀*u_d；

步驟2，根據采集到的橋梁結構在健康狀況下的響應數據對橋梁結構進行模型修正，采用ANSYS有限元軟件建立橋梁結構的基準模型，并賦予損傷因子α^k，結合SIMPACK多體動力學軟件，模擬出橋梁結構中該節點的響應u^k；

其中，橋梁結構的初始損傷因子為α⁰，第k次迭代損傷因子為α^k；

步驟3，根據卷積定理，計算步驟2中該節點的模擬響應u^k與步驟1中該節點健康狀況下的響應u₀的互相關函數C^k，C^k＝u₀*u^k，并根據差分法計算互相關函數C^k對損傷因子α^k的靈敏度S^k，

步驟4，計算互相關函數C和互相關函數C^k之差ΔC^k，ΔC^k＝C^k-C，并構建互相關函數的靈敏度方程ΔC^k＝S^kΔα^k，求解損傷因子增量Δα^k；

步驟5，若滿足收斂條件|Δα^k/α^k|＜ε或|ΔC^k/C|＜ε，則迭代結束，否則修正損傷因子α^k+1＝α^k+Δα^k，并重復步驟2-4，直至滿足收斂條件為止；

步驟6，滿足收斂條件，迭代結束，得到橋梁結構的損傷向量為α＝α^k。

2.根據權利要求1所述的橋梁整體損傷識別方法，其特征在于，

當橋梁結構發生損傷時，節點的響應u會發生改變，節點響應是損傷因子α的函數，表示為：

u＝f(α)

假設橋梁結構共有m個節點，每個節點都是損傷因子α的函數，表示為：

u_j＝f_j(α)

式中，j＝1,2,3,...,m，u_j為第j個節點的響應，f_j(α)為第j個節點響應的函數；

將u_j＝f_j(α)在α^k處按照泰勒級數展開為：

uj=fj(αk)0!+fj′(αk)1!(α-αk)+fj′′(αk)2!(α-αk)2+...+fjnn!(α-αk)n]]>

式中，α^k為橋梁結構的第k次迭代損傷因子；

上式中，高階項系數很小可忽略不計，只取前兩項，經過變換，得到靈敏度方程為：

Δu＝SΔα

式中，S為某一節點響應對橋梁結構損傷的靈敏度，Δα為損傷因子變化量，Δu為某一節點響應的變化量。