[發(fā)明專利]一種無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下的梁式結(jié)構(gòu)裂縫損傷識別方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810255498.4 | 申請日: | 2018-03-27 |
| 公開(公告)號: | CN108549847B | 公開(公告)日: | 2022-04-12 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 葉飛;馬琨;吳加權(quán);張馨予;肖馳 | 申請(專利權(quán))人: | 昆明理工大學(xué) |
| 主分類號: | G06K9/00 | 分類號: | G06K9/00 |
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| 地址: | 650093 云*** | 國省代碼: | 云南;53 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基準(zhǔn) 數(shù)據(jù) 條件下 結(jié)構(gòu) 裂縫 損傷 識別 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下的梁式結(jié)構(gòu)裂縫損傷識別方法,屬于橋梁結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采集梁的動態(tài)響應(yīng)信號Sij,進(jìn)行傅里葉變換得到動態(tài)響應(yīng)信號頻譜,找出一階振動信號的對應(yīng)頻點(diǎn);根據(jù)二進(jìn)制小波變換的頻段劃分方法確定一階振動信號所在頻段的上限頻率fh及下限頻率fl,構(gòu)建諧波小波基函數(shù)頻域表達(dá)式;對Sij進(jìn)行諧波小波包變換,提取一階振動信號分別找出中所有的波峰和波谷,采用三次樣條擬合方式,計算波峰包絡(luò)線lc和波谷包絡(luò)線lt;將lc和lt的縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)代入損傷指標(biāo)計算公式,計算Dj;將Dj畫在同一幅圖中,若k測點(diǎn)處的Dj為峰值即k測點(diǎn)處為損傷所在處且峰值與谷值連線的斜率越大,損傷越大。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下的梁式結(jié)構(gòu)裂縫損傷識別方法,屬于橋梁結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
橋梁在現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要的角色。特別是在新修建的高速公路與鐵路中,不但橋梁所占比例越來越高,而且各種特大型橋梁不斷出現(xiàn)。然而,在日常荷載、腐蝕、材料老化等因素的作用下,橋梁往往會發(fā)生不同程度的損傷從而使得結(jié)構(gòu)承載正常載荷及抵抗環(huán)境作用沖擊的能力下降,引發(fā)災(zāi)難性事故。因此,橋梁結(jié)構(gòu)的損傷的準(zhǔn)確檢測具有重要意義。
目前,常用的檢測方法分為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測。靜態(tài)檢測多為局部探傷法,這類檢測方法存在著成本高、工作量大、不適用于大型橋梁結(jié)構(gòu)等問題。動態(tài)檢測主要是通過分析結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)從而發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的參量變化進(jìn)而完成損傷的識別。動態(tài)檢測又分為有模型方法和無模型方法兩大類。有模型方法如:基于有限元分析的模型修正法、基于非線性動力學(xué)系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、基于概率搜索的遺傳算法及以集群迭代算法計算結(jié)構(gòu)模型參數(shù)最優(yōu)解的群智能優(yōu)化算法等。這類方法均需要建立精確的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行大量的計算,這使得其在實(shí)際應(yīng)用中受到了制約。無模型法主要指結(jié)合了振動理論、系統(tǒng)識別理論、信號采集與分析理論等跨學(xué)科的整體分析方法。無模型法分為頻域方法、時域方法和時頻域方法。頻域方法中常用的方法包括:曲率模態(tài)法、模態(tài)置信因子法、模態(tài)應(yīng)變能法、柔度矩陣法、頻響函數(shù)法等;時域方法包括:MA(Moving average)法、AR(autoregressive)法、ARMA(autoregressive moving average)法等;時頻域方法包括:傅里葉譜分析、小波變換法和希爾伯特-黃變換法。這些無模型方法雖然各有優(yōu)劣,但都需要一個共同的前提條件。就是在損傷識別過程中,需要未損傷橋梁結(jié)構(gòu)的精確有限元模型或者試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為對比分析的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。最后,通過對比基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與有損傷梁的計算結(jié)果問的差異來確定損傷情況。然而,現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)中絕大部分是沒有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的,因此,找到一種不依賴早期資料的損傷識別方法十分必要。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)在損傷識別方法中存在的無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、模型精度要求高、計算量大等問題,本發(fā)明提供一種無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下的梁式結(jié)構(gòu)裂縫損傷識別方法。本發(fā)明方法通過諧波小波包變換對信號進(jìn)行分解,提取出低階振動信號;然后計算提取后信號的波峰及波谷的包絡(luò)線;接著,利用包絡(luò)線計算損傷指標(biāo);最后,通過對比由各測點(diǎn)數(shù)據(jù)計算出的損傷指標(biāo)的分布規(guī)律進(jìn)行裂縫的損傷定位及損傷程度判斷。
一種無基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下的梁式結(jié)構(gòu)裂縫損傷識別方法,具體步驟如下:
(1)在梁上均勻布置n個測點(diǎn),采集梁的動態(tài)響應(yīng)信號Sij;
(2)對步驟(1)所得動態(tài)響應(yīng)信號Sij進(jìn)行傅里葉變換得到動態(tài)響應(yīng)信號頻譜;
(3)從步驟(2)所得動態(tài)響應(yīng)信號頻譜中找出一階振動信號的對應(yīng)頻點(diǎn);
(4)根據(jù)二進(jìn)制小波變換的頻段劃分方法確定步驟(3)一階振動信號所在頻段的上限頻率fh及下限頻率fl;
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G06K 數(shù)據(jù)識別;數(shù)據(jù)表示;記錄載體;記錄載體的處理
G06K9-00 用于閱讀或識別印刷或書寫字符或者用于識別圖形,例如,指紋的方法或裝置
G06K9-03 .錯誤的檢測或校正,例如,用重復(fù)掃描圖形的方法
G06K9-18 .應(yīng)用具有附加代碼標(biāo)記或含有代碼標(biāo)記的打印字符的,例如,由不同形狀的各個筆畫組成的,而且每個筆畫表示不同的代碼值的字符
G06K9-20 .圖像捕獲
G06K9-36 .圖像預(yù)處理,即無須判定關(guān)于圖像的同一性而進(jìn)行的圖像信息處理
G06K9-60 .圖像捕獲和多種預(yù)處理作用的組合
- 數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中繼設(shè)備、數(shù)據(jù)中繼方法、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、接收設(shè)備和數(shù)據(jù)讀取方法
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