[發明專利]一種基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法

有效

• 申請號: 202010972863.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112129813B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王強;丁凱倫;張賽男
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 楊文文

1.一種基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1在待測結構件上劃分監測單元，在每一監測單元上設置用于發射激勵信號的激勵壓電片和用于響應信號的響應接收壓電片，一個激勵壓電片對應一個或多個響應壓電片；

S2分別在結構件初始狀態和當前測試狀態下，控制激勵壓電片產生激勵信號，檢測所述響應壓電片的響應信號并采集所述響應信號；

S3將響應接收壓電片在結構件初始狀態與當前測試狀態下所采集到的響應信號進行相關運算，得到狀態參數，根據所述狀態參數得到相應響應接收壓電片附近的損傷特征因子；

S4根據S3計算每一響應接收壓電片對應的損傷特征因子，根據結構件上損傷特征因子的位置排布規律，依據損傷特征因子連線規則，對損傷特征因子進行連接，得到結構件損傷判定；

狀態參數計算方法為：

以結構件在初始狀態下檢測的響應信號作為對照組，以結構件測試狀態下檢測的響應信號作為測試組，對每一響應接收壓電片在初始狀態下進行n次信號檢測，所述對照組內的數據包括P₁(t)、P₂(t)……P_n(t)；

在測試狀態下進行m次信號檢測，測試組檢測數據包括：E₁(t)、E₂(t)……E_m(t)a獲取所需響應接收壓電片的自相關系數組S

將響應接收壓電片在初始狀態下的響應信號數據兩兩帶入互相關函數中，獲得對照組自相關系數組S，所述自相關系數組S為S_k的集合，其中

其中，i＝1,2,…n-1；j＝i+1,i+2,…n；n為對照組中信號數據的數量，P_i(t)為響應接收壓電片在初始狀態下第i次的檢測數據，P_j(t)為響應接收壓電片在初始狀態下第j次的檢測數據，T為對照組中每個信號數據的有效時間；

b獲得所需響應接收壓電片測試組、對照組互相關系數組M

將測試組E中的響應信號數據與對照組P中的響應信號數據兩兩帶入互相關函數中，獲得測試組、對照組互相關系數組M

在該公式中，i＝1,2,…m；j＝1,2,…n；h＝1,2,…m×n，E_i(t)為響應接收壓電片在測試狀態下第i次的檢測數據，P_j(t)為響應接收壓電片在初始狀態下第j次的檢測數據，T為信號數據的有效時間；

c通過對照組自相關系數組S得到對照組自相關系數S′，通過測試組、對照組互相關系數組M，得到一個測試組、對照組互相關系數M′；

d通過對照組自相關系數S′和測試組、對照組互相關系數M′得到所需響應接收壓電片的狀態參數State

State＝|M′-S′|。

2.根據權利要求1所述的基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法，其特征在于，所述監測單元在所述待測結構件上的布置規則為：將待測結構件劃分為若干正方形格子區域，每一正方形格子對應一個監測單元，每一監測單元對應一個激勵壓電片，激勵壓電片置于正方形格子的中心位置，在正方向格子的四個角位置均設置相應接收壓電片。

3.根據權利要求1所述的基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法，其特征在于，以監測單元為單位，依次控制激勵壓電片產生激勵信號，相對應的響應接收壓電片接收響應信號，至完成所有監測單元響應信號的采集。

4.根據權利要求1所述的基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法，其特征在于，將自相關系數組S中較小的20％的系數和較大的20％的系數去除，對剩下的60％的系數取平均值，得到一個對照組自相關系數S′；將對照組、測試組互相關系數組M中較小的20％的系數和較大的20％的系數去除，對剩下的60％的系數取平均值，互相關系數M′。

5.根據權利要求1所述的基于結構損傷特征因子連線規則的損傷評估方法，其特征在于，將所述狀態參數與基準值進行比較，當狀態參數大于基準值時，相應的響應接收壓電片與對應的激勵發射壓電片之間存在損傷，利用損傷特征因子表示，所述損傷特征因子為響應接收壓電片與對應的激勵發射壓電片之間連線的中心位置。