[發(fā)明專利]一種有阻尼吊桿系統(tǒng)張力的高精度動測法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010971812.6 | 申請日： | 2020-09-15 |
| 公開（公告）號： | CN112182697B | 公開（公告）日： | 2022-04-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 馬麟;許輝 | 申請（專利權(quán)）人： | 河海大學 |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F30/23;G01L5/00;G06F119/14 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224 | 代理人： | 馬進 |
| 地址： | 210024 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 阻尼 吊桿 系統(tǒng) 張力 高精度 動測法 | ||
本發(fā)明公開了一種有阻尼吊桿系統(tǒng)張力的高精度動測法，包括以下步驟：建立考慮附加質(zhì)量、邊界轉(zhuǎn)動剛度、減震器影響的吊桿系統(tǒng)的振動控制微分方程和動力特征值方程；通過有限差分法求解獲得矩陣形式的動力特征值方程；基于矩陣特征值導數(shù)求解吊桿系統(tǒng)的頻率對其張力、彎曲剛度、邊界轉(zhuǎn)動剛度和減震器阻尼的導函數(shù)；基于吊桿頻率的導函數(shù)構(gòu)建參數(shù)靈敏度矩陣；根據(jù)參數(shù)靈敏度矩陣和最小二乘法建立吊桿系統(tǒng)參數(shù)的反演算法；通過附加質(zhì)量法獲得多個目標頻率值；根據(jù)預(yù)估的系統(tǒng)參數(shù)計算獲取多個預(yù)估頻率；根據(jù)目標頻率值、預(yù)估頻率和反演算法計算得到給定頻率下的系統(tǒng)參數(shù)。本發(fā)明提供的方法解決了實際工程中短吊桿測力、有阻尼吊桿系統(tǒng)測力的難題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有阻尼吊桿系統(tǒng)張力的高精度動測法。
背景技術(shù)
索力和吊桿力的測試是橋梁檢測和施工監(jiān)控中的重要問題，其測試精度對于橋梁在施工和運營階段的安全監(jiān)控都具有重要的意義。已有的索力測試方法有油壓表法、壓力傳感器法、振動頻率法和磁通量法，其中振動頻率法因其方便、快捷，在工程中得到了最廣泛的應(yīng)用。但振動頻率法的精度受到拉索的垂度效應(yīng)、彎曲剛度、邊界條件和阻尼器等因素的影響，理論公式的使用范圍受到限制。
短吊桿的測力是工程中的難點問題，這是由于短吊桿的頻率高，在日常的環(huán)境激勵下，其高階振型不易被激發(fā)，往往只能測得其一階的頻率。另一方面，短吊桿的動力特性又更多地受到彎曲剛度和邊界條件的影響，這就需要更多的頻率信息來識別更多的系統(tǒng)參數(shù)。此外，為了減振并減少吊桿在邊界處的受力不均勻，工程中經(jīng)常會在吊桿兩端錨固端墊橡膠圈，有時候還會采用附加的阻尼裝置。阻尼器的存在起到減振耗能作用的同時，亦會影響到吊桿的動力特性，從而影響到吊桿力動測法的精度。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種有阻尼吊桿系統(tǒng)張力的高精度動測法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的精度不足的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種有阻尼吊桿系統(tǒng)張力的高精度動測法，包括以下步驟：
建立考慮附加質(zhì)量、邊界轉(zhuǎn)動剛度、減震器影響的吊桿系統(tǒng)的振動控制微分方程和動力特征值方程；
所述振動控制微分方程為：
其中，H＝H(x)表示吊桿張力，H(x)＝H0+mgxsinθ，其中H0表示吊桿左端部的張力，θ表示吊桿的傾斜角；H′(x)為吊桿張力對坐標x的一階導數(shù)；η(x,t)表示吊桿的側(cè)向動撓度；η″表示側(cè)向動撓度對坐標x的二階導數(shù)；EI表示吊桿的彎曲剛度，m表示單位長度的質(zhì)量，c表示吊桿本身的粘滯阻尼系數(shù)；kdj和cdj分別表示xj位置處阻尼裝置的剛度和阻尼，Mk表示xk位置處附加質(zhì)量塊的質(zhì)量，ηk和ηj表示相應(yīng)位置的動位移；r和s分別表示與吊桿連接的附加質(zhì)量塊和阻尼器的個數(shù)；表示偏導數(shù)運算；δ(·)是狄拉克函數(shù)；
所述動力特征值方程為：
其中，表示吊桿系統(tǒng)的振型函數(shù)，和分別為振型函數(shù)對坐標x的一階和二階導數(shù)；為振型函數(shù)在x＝xj位置的取值；p表示系統(tǒng)的動力特征值；
通過有限差分法求解獲得矩陣形式的動力特征值方程；
將吊桿劃分為若干段，通過有限差分法求解獲得矩陣形式的動力特征值方程，引入如下差分格式：
其中，a為吊桿的分段長度；
所述矩陣形式的動力特征值方程為：
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