[發明專利]一種基于頻率特征曲線的梁式結構損傷初步定位方法

有效

• 申請號: 201910608740.6
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110427652B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 曹茂森;沙剛剛;李大洋;劉桐蔚
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F7/548;G06F7/552
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

本發明公開了一種基于頻率特征曲線的梁式結構損傷初步定位方法，步驟包括：量測梁式結構前m(m≥5)階損傷前后的自然頻率，計算頻率相對變化率，并將其歸一化；計算損傷引起的梁式結構頻率特征曲線；根據歸一化的頻率相對變化率和頻率特征曲線，計算前m階單階損傷指標，并將其融合得到整體損傷指標；根據整體損傷指標峰值出現的位置初步定位損傷。本發明可用于分析梁式結構損傷前后的自然頻率，進而實現損傷的初步定位。

技術領域

本發明公開了一種基于頻率特征曲線的梁式結構損傷初步定位方法，具體涉及梁式結構損傷檢測技術領域。

背景技術

梁式結構，如橋梁、起重機臂等，在長期服役中易受環境侵蝕、材料老化、交變荷載作用而產生微小的損傷。這些微小的損傷如不能及時檢測并加以修復，會逐步演變成危害整體結構安全可靠運行的宏觀損傷。此背景下，近年來各種無損檢測技術得到快速發展。諸如超聲檢測、射線檢測、渦流檢測等局部無損檢測技術已被廣泛應用于梁式結構損傷檢測。但這些無損檢測技術一般需要預知損傷的初步位置，這在實際應用中較難滿足。而基于梁式結構頻率特征曲線和自然頻率，形成損傷指標，初步定位梁式結構損傷的研究尚未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的缺陷，提出了一種基于頻率特征曲線的梁式結構損傷初步定位方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提出一種基于頻率特征曲線的梁式結構損傷初步定位方法，具體步驟包括：

步驟一、量測梁式結構前m階損傷前后的自然頻率，計算頻率相對變化率，并將其歸一化，其中m≥5；

步驟二、計算損傷引起的梁式結構前m階頻率特征曲線；

步驟三、根據歸一化的頻率相對變化率和頻率特征曲線計算前m階單階損傷指標，并將其融合得到整體損傷指標；

步驟四、根據整體損傷指標峰值出現的位置初步定位損傷。

作為本發明的進一步優選方案，所述步驟一的具體計算方式如下：

(1)量測梁式結構前m(m≥5)階損傷前后的自然頻率f_j、j∈{1,2,...,m}為頻率階次；

(2)計算頻率相對變化率：

(3)對頻率相對變化率作歸一化：

其中，代表第j階歸一化的頻率相對變化率。

作為本發明的進一步優選方案，所述步驟二的具體計算方式如下：

(1)計算梁式結構前m(m≥5)階振型φ_i,j，其中懸臂梁振型：

λ_j＝(2j-1)π/2；

簡支梁振型：

φ_i,j＝sinλ_jζ_i，

λ_j＝jπ；

兩端固支梁振型：

λ_j＝(2j+1)π/2；

兩端自由梁振型：

λ_j＝(2j+1)π/2；