[發(fā)明專利]基于振動(dòng)響應(yīng)相似度分析的損傷識(shí)別方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910017086.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109828033B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮彥軍;丁丕滿;陳曉杰;邵益凱;周春華;趙海斌;龐亞飛;周徐斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G01N29/12
• 分類號(hào): G01N29/12
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種基于振動(dòng)響應(yīng)相似度分析的損傷識(shí)別方法和系統(tǒng)，包括：通過(guò)測(cè)試分別獲得結(jié)構(gòu)損傷前、后的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)域數(shù)據(jù)，并通過(guò)拉式變換得到其頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)；根據(jù)損傷前、后結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全頻段相似度分析，得到結(jié)構(gòu)上所有部位的全頻段相似度和對(duì)應(yīng)的閾值，全頻段相似度小于自身閾值則為響應(yīng)異常，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)異常部位；對(duì)響應(yīng)異常部位的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻段相似度分析，得到分頻段相似度和對(duì)應(yīng)的閾值，分頻段相似度小于自身閾值的頻段為響應(yīng)異常頻段；結(jié)合響應(yīng)異常部位和異常頻段評(píng)估結(jié)構(gòu)損傷程度。本發(fā)明能有效的對(duì)不同形式和不同材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行單損傷、多損傷工況的識(shí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)試測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及基于振動(dòng)響應(yīng)相似度分析的損傷識(shí)別方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

損傷識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用在土木工程、航空、航天領(lǐng)域，特別是橋梁結(jié)構(gòu)、飛機(jī)機(jī)身、衛(wèi)星主承力結(jié)構(gòu)等。所涉及的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，有桿、梁、板、殼或其組合形式；涉及的材料多樣化，有金屬、非金屬、復(fù)合材料，特別是復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能被大量應(yīng)用在航空航天器上。而復(fù)合材料的損傷機(jī)理更加復(fù)雜，可能由于工藝、疲勞等產(chǎn)生脫層、脫粘、纖維斷裂等損傷。因此損傷識(shí)別技術(shù)的研究意義很大。

損傷識(shí)別主要包含4個(gè)層次的內(nèi)容：1)檢測(cè)——識(shí)別到結(jié)構(gòu)中的損傷是否發(fā)生；2)定位——識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷位置；3)評(píng)估——識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷程度；4)預(yù)測(cè)——對(duì)結(jié)構(gòu)是否能繼續(xù)服役的預(yù)測(cè)。但到目前為止，僅損傷檢測(cè)與定位技術(shù)較為成熟，對(duì)損傷評(píng)估和結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)還有待進(jìn)一步研究。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多方法，包括靜力識(shí)別法、動(dòng)力指紋法、模型修正法、動(dòng)靜結(jié)合等，但現(xiàn)有方法仍存在諸多不足，如現(xiàn)有的損傷識(shí)別技術(shù)適用性差，大多僅適用形式簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單，如梁、板；僅適用于單一材料如金屬，對(duì)復(fù)合材料損傷則無(wú)法識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于振動(dòng)響應(yīng)相似度分析的損傷識(shí)別方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于振動(dòng)響應(yīng)相似度分析的損傷識(shí)別方法，包括：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)測(cè)試分別獲得結(jié)構(gòu)損傷前、后的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)域數(shù)據(jù)，并通過(guò)拉式變換得到其頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)；

全頻段相似度分析步驟：根據(jù)損傷前、后結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全頻段相似度分析，得到結(jié)構(gòu)上所有部位的全頻段相似度和對(duì)應(yīng)的閾值，全頻段相似度小于自身閾值則為響應(yīng)異常，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)異常部位；

分頻段相似度分析步驟：對(duì)響應(yīng)異常部位的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分頻段相似度分析，得到分頻段相似度和對(duì)應(yīng)的閾值，分頻段相似度小于自身閾值的頻段為響應(yīng)異常頻段；

評(píng)估步驟：結(jié)合響應(yīng)異常部位和異常頻段評(píng)估結(jié)構(gòu)損傷程度。

較佳的，獲取結(jié)構(gòu)損傷前、后的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)域數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)點(diǎn)的數(shù)目和位置能代表結(jié)構(gòu)的空間幾何形狀特征，至少能表征出結(jié)構(gòu)前3階模態(tài)振型。

較佳的，所述數(shù)據(jù)獲取步驟中，通過(guò)測(cè)試分別獲得結(jié)構(gòu)損傷前、后的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)域數(shù)據(jù)時(shí)的兩次測(cè)試條件相同。

較佳的，所述數(shù)據(jù)獲取步驟中，結(jié)構(gòu)損傷前、后的振動(dòng)響應(yīng)時(shí)域數(shù)據(jù)的采樣頻率滿足采樣定理。

較佳的，所述全頻段相似度分析步驟中，閾值的計(jì)算是在對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估基礎(chǔ)上，基于選定的相似度方法進(jìn)行導(dǎo)出或約定，依據(jù)如下公式：