專利名稱：一種框架結(jié)構(gòu)損傷識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑框架結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)，具體涉及一種建筑框架結(jié)構(gòu)的損傷識別方法。
背景技術(shù)：
就目前狀況而言，在我國土木工程領(lǐng)域，由于人為或自然的因素，導(dǎo)致事故不斷發(fā) 生，造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，這已經(jīng)引起了人們對重大工程安全性的廣泛關(guān)注 和高度重視。就歷史狀況而言，對我國已經(jīng)使用了幾十年甚至上百年的歷史建筑，其中不乏 很多已經(jīng)接近甚至超過設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的建筑，近年來自然災(zāi)害頻繁，也對歷史建筑造成了不 同程度的損傷，那么它們的安全性和可靠性又如何？這也越來越引起人們的密切關(guān)注。因 此，對現(xiàn)存建筑的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行監(jiān)測和診斷，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷，對可能出現(xiàn)的災(zāi)害進(jìn) 行預(yù)測，評估其安全性，已成為必然要求。結(jié)構(gòu)損傷檢測作為一種故障診斷問題，是一門既有基礎(chǔ)理論，又有實(shí)際工程背景 的綜合性技術(shù)。結(jié)構(gòu)損傷的檢測方法，從檢測所實(shí)施的范圍角度來講，可分為局部檢測與整 體檢測。局部損傷檢測是使用無損檢測技術(shù)集中對結(jié)構(gòu)內(nèi)部特殊的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行檢測，目 前已經(jīng)較為成熟地在土木工程中得到應(yīng)用。現(xiàn)有的主要檢測方法有超聲波法、聲發(fā)射法、紅 外線法、沖擊波法、雷達(dá)法和微波法等。局部損傷檢測方法還僅限于結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次上，難以 全面反映整體結(jié)構(gòu)的性能退化，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測與損傷診斷。整體檢測技術(shù)可以間斷地或連續(xù)地測定結(jié)構(gòu)的健康狀況，也可以指導(dǎo)可疑部位的 損傷檢測，提高檢測效率。基于振動損傷識別技術(shù)的基本原理是結(jié)構(gòu)的損傷必然會引起結(jié) 構(gòu)動力特征的變化。許多學(xué)者據(jù)此提出了不少方法，并在實(shí)踐中取得成功的應(yīng)用，但在同時(shí) 識別結(jié)構(gòu)損傷的數(shù)量、位置和大小的程度上還是有所局限。文獻(xiàn)“結(jié)構(gòu)損傷識別的直接解析法(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，35 (6) :719 723) ”介 紹了一種損傷識別的方法-直接解析法本方法。即從結(jié)構(gòu)模態(tài)有限元算式出發(fā)，把頻率和 振型看作損傷參數(shù)的函數(shù)，經(jīng)過泰勒展開獲得頻率、振型對損傷參數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)，然后構(gòu) 造以損傷參數(shù)為未知量的超定線代方程組，求解得到全部損傷參數(shù)值?？梢酝瑫r(shí)識別出結(jié) 構(gòu)損傷的數(shù)量、位置和程度，并可識別任意多數(shù)量的損傷參數(shù)。但上述方法存在模態(tài)截尾誤差較大、迭代收斂慢的問題，因而檢測所需數(shù)據(jù)量多， 以及識別效率和精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述方法的不足，提供一種框架結(jié)構(gòu)損傷識別方法， 該方法檢測所需數(shù)據(jù)量少，效率高，具有較高的精度。本發(fā)明提供的框架結(jié)構(gòu)損傷識別方法，其步驟包括(1)在損傷前框架結(jié)構(gòu)的每層安裝加速度傳感器，在外激勵(lì)作用下測試結(jié)構(gòu)的時(shí)3程響應(yīng)，提取前8階頻率和振型數(shù)據(jù)，對框架結(jié)構(gòu)離散化初始模型進(jìn)行模型修正，得到精確 有限元理論模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ωω，ΦΑ0)；(2)對損傷后的結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器進(jìn)行測試，在外激勵(lì)作用下測試結(jié)構(gòu) 的時(shí)程響應(yīng)并進(jìn)行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)(ω 2，Φ 2)；(3)求得固有頻率的一階靈敏度為 (4)在求解模態(tài)振型過程中的對模態(tài)截尾誤差進(jìn)行改進(jìn)，采用改進(jìn)后的算法；振 型對損傷系數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)為
權(quán)利要求
1. 一種框架結(jié)構(gòu)損傷識別方法，其步驟包括(1)在損傷前框架結(jié)構(gòu)的每層安裝加速度傳感器，在外激勵(lì)作用下測試結(jié)構(gòu)的時(shí)程響 應(yīng)，提取前8階頻率和振型數(shù)據(jù)，對框架結(jié)構(gòu)離散化初始模型進(jìn)行模型修正，得到精確有限 元理論模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ωω，ΦΑ0)；(2)對損傷后的結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器進(jìn)行測試，在外激勵(lì)作用下測試結(jié)構(gòu)的時(shí)響應(yīng)并進(jìn)行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)(《t2， (3)求得固有頻率的一階靈敏度為
全文摘要
一種框架結(jié)構(gòu)損傷識別方法。首先，對損傷前的框架結(jié)構(gòu)測試，對框架結(jié)構(gòu)離散化初始模型進(jìn)行模型修正，得到精確有限元理論模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ωA0，ΦA(chǔ)0)；然后，對損傷后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，并進(jìn)行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)(ωt2，Φt2)；建立直接解析法損傷識別方程，利用結(jié)構(gòu)損傷前后的前n(n≤N)階頻率、振型變化值Δωr，ΔΦr(r＝1，2，…，n)來求解單元損傷系數(shù)Di(i＝1，2，…，n)，達(dá)到同時(shí)識別整個(gè)結(jié)構(gòu)存在的損傷的數(shù)量、位置和大小的目的。該方法適用于建筑框架結(jié)構(gòu)的損傷識別，檢測所需數(shù)據(jù)量少，效率高，具有較高的精度。
文檔編號G01N29/44GK102043019SQ20101051321
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者徐典, 李帥, 楊佑發(fā), 梁文廣 申請人:重慶大學(xué)