[發(fā)明專利]基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法

有效

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• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110501177B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 唐盛華;成鵬;張學兵;秦付倩;楊文軒;張佳奇;劉宇翔
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M5/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發(fā)明公開了一種基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法，步驟如下：對損傷懸臂梁施加移動荷載，獲得自由端測點的實測傾角影響線；對梁結構損傷后的實測傾角影響線求曲率；以荷載值除以傾角影響線曲率得到梁結構各位置剛度，通過損傷狀態(tài)剛度曲線的突變識別損傷位置；剔除損傷位置的剛度，對剩余剛度曲線進行擬合，得到未損傷狀態(tài)的剛度曲線；由損傷、未損傷狀態(tài)的剛度曲線計算損傷程度，得到損傷位置結構剛度。本發(fā)明可對懸臂梁損傷進行準確定位與定量，應用于懸臂梁的損傷評估，通過等截面、變截面懸臂梁算例，驗證了傾角影響線曲率指標在懸臂梁損傷識別中的應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及梁結構無損檢測技術領域，特別涉及一種基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法。

背景技術

近些年來我國舊橋越來越多，出現的問題也日益顯著。既有橋梁很多已不能滿足功能性需求，橋梁斷裂、坍塌等安全事故時有發(fā)生，土木工程領域學者逐漸意識到對橋梁結構進行健康監(jiān)測和安全評估的重要性，并研究了各種損傷識別技術。結構損傷識別是橋梁結構健康監(jiān)測系統的重要組成部分，目前主要有兩大類損傷識別方法，一類是基于動力參數的損傷識別方法，主要通過結構模態(tài)(振動頻率和振型)的變化判斷結構損傷，此類方法對測點數量、傳感器測量精度、模態(tài)參數識別方法等要求較高。另一類方法是基于靜力參數的損傷識別方法，基于靜力參數的結構損傷識別方法可有效避免質量、特別是阻尼等的不確定性影響，同時由于目前測量設備和技術已先進成熟，用較低成本即可得到結構相當準確的測量值，因此，基于靜力參數的結構損傷識別技術受到廣泛的研究。

基于靜力參數的結構損傷識別技術研究較多的指標為基于撓度、靜力應變以及支座反力影響線指標等，隨著傾角傳感器技術的進步，損傷前后結構傾角曲線的變化有望應用于結構的損傷識別中，目前，鮮見有關傾角損傷識別相關的文獻報道。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種算法簡單、成本低的基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術方案是：一種基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法，步驟如下：

(1)對損傷后的懸臂梁各測點位置施加移動荷載，獲得自由端測點的實測傾角影響線；

(2)對梁結構損傷后的實測傾角影響線求曲率；

(3)以荷載除以傾角影響線曲率得到梁結構各位置剛度，通過損傷狀態(tài)剛度曲線的突變識別損傷位置；

(4)剔除損傷位置的剛度，對剩余剛度曲線進行擬合，得到未損傷狀態(tài)的剛度曲線；

(5)由損傷、未損傷狀態(tài)的剛度曲線計算損傷程度，得到損傷位置結構剛度。

上述基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法，步驟(2)中，傾角影響線曲率θ″通過中心差分計算：

其中，下標i為測點號，θ_i″為測點i的傾角影響線曲率，ε為測點i-1到測點i的間距與測點i到測點i+1間距的平均值，θ_i為荷載作用于i測點時測試位置的傾角。

上述基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法，步驟(3)中，結構損傷狀態(tài)剛度曲線B_d的計算方法為：

其中，B_di為i測點損傷狀態(tài)的剛度，P為移動荷載值，θ_i″為荷載作用于第i測點的傾角影響線曲率，n為測點數目，1號測點布置于懸臂梁固支端，n號測點布置于懸臂梁自由端，測點數目連續(xù)，從1到n依次增加，i大于等于2且小于等于n-1。

上述基于自由端傾角影響線曲率的懸臂梁損傷識別方法，步驟(3)中，若剛度曲線的突變不明顯，則進一步求剛度曲線的斜率輔助判斷損傷位置，剛度曲線的斜率計算方法如下：