[發明專利]一種基于頻率的梁式結構附加質量初步定位方法

有效

• 申請號: 201910700429.4
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110411387B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 曹茂森;沙剛剛;李大洋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種基于頻率的梁式結構附加質量初步定位方法，步驟包括：量測梁式結構前M(M≥5)階附加質量前后的自然頻率，計算頻率相對變化率，并將其歸一化；計算附加質量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階單階附加質量位置指標，并將其融合得到整體附加質量位置指標；根據整體附加質量位置指標峰值出現的位置初步定位附加質量。本發明可用于分析梁式結構附加質量前后的自然頻率，進而實現附加質量的初步定位。

技術領域

本發明公開了一種基于頻率的梁式結構附加質量初步定位方法，具體涉及梁式結構狀態監測技術領域。

背景技術

梁式結構，如風機葉片等，在寒冷環境下服役易產生積雪、冰等附加質量，這些附加質量如不能及時檢測并加以處理，會影響整體結構的安全可靠運行。此背景下，近年來一些無損檢測技術得到快速發展，并被用于檢測結構的附加質量。諸如超聲檢測等無損檢測技術已被應用于梁式結構附加質量檢測。但這些無損檢測技術屬于局部檢測方法，一般需要預知附加質量的大致位置，這在實際應用中較難滿足。頻率作為結構的整體模態參數，結合附加質量引起的梁式結構頻率特征曲線形成附加質量位置指標，初步定位梁式結構附加質量的研究尚未見報道。

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的梁式結構附加質量初步定位方法。

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的梁式結構附加質量初步定位方法，具體步驟包括：

步驟一、量測梁式結構前M階附加質量前后的自然頻率，計算頻率相對變化率，并將其歸一化，其中M≥5；

步驟二、計算附加質量引起的梁式結構前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階單階附加質量位置指標，并將其融合得到整體附加質量位置指標；

步驟四、根據整體附加質量位置指標峰值出現的位置初步定位附加質量。

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)階附加質量前后的自然頻率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，其中簡支梁振型：

φ_i,j＝sinλ_jζ_i，

λ_j＝jπ；

懸臂梁振型：

λ_j＝(2j-1)π/2；

兩端固支梁振型：

λ_j＝(2j+1)π/2；

兩端自由梁振型：