的最大值A(chǔ)h 不大于0.2°C除以ATh得到的數(shù)值，為方便敘述取ATh的單位為°C/m，為方便敘述取Ah 的單位為m ;"R個索結(jié)構(gòu)表面點"沿海拔高度的兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的定義是指只考慮 海拔高度時，在" R個索結(jié)構(gòu)表面點"中不存在一個索結(jié)構(gòu)表面點，該索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高 度數(shù)值介于兩兩相鄰索結(jié)構(gòu)表面點的海拔高度數(shù)值之間；第三個條件是查詢或按氣象學(xué)常 規(guī)計算得到索結(jié)構(gòu)所在地和所在海拔區(qū)間的日照規(guī)律，再根據(jù)索結(jié)構(gòu)的幾何特征及方位數(shù) 據(jù)，在索結(jié)構(gòu)上找到全年受日照時間最充分的那些表面點的位置，"R個索結(jié)構(gòu)表面點"中至 少有一個索結(jié)構(gòu)表面點是索結(jié)構(gòu)上全年受日照時間最充分的那些表面點中的一個點； c.按照"本方法的索結(jié)構(gòu)的溫度測量計算方法"直接測量計算得到初始狀態(tài)下的索結(jié) 構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，初始狀態(tài)下的索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)稱為初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)，記為 "初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T/ ;實測或查資料得到索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度 變化的物理和力學(xué)性能參數(shù)；在實測得到T。的同時，也就是在獲得初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù) 據(jù)向量T ci的時刻的同一時刻，直接測量計算得到初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)，初始索結(jié)構(gòu)的實 測數(shù)據(jù)是包括索結(jié)構(gòu)集中載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)分布載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)體積載荷測量 數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)支座初始廣義位移測量數(shù)據(jù)、所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值、所有支承索的初始索 力數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)應(yīng)變數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)支 座廣義坐標(biāo)數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)角度數(shù)據(jù)、初始索結(jié)構(gòu)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)在內(nèi)的實測數(shù)據(jù)，在得到 初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)的同時，測量計算得到包括支承索的無損檢測數(shù)據(jù)在內(nèi)的能夠表達(dá) 支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，此時的能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)稱為支承索初始健康 狀態(tài)數(shù)據(jù)；所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值組成被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C ci,被監(jiān)測量初始數(shù)值向 量Cci的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同；利用支承索初始健康狀態(tài)數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu) 支座初始廣義位移測量數(shù)據(jù)和索結(jié)構(gòu)載荷測量數(shù)據(jù)建立被評估對象初始損傷向量d。，向量 d。表示用初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A。表示的索結(jié)構(gòu)的被評估對象的初始健康狀態(tài)；被評估對 象初始損傷向量d。的元素個數(shù)等于N，d。的元素與被評估對象是--對應(yīng)關(guān)系，向量d。的 元素的編號規(guī)則與被評估對象的編號規(guī)則相同；如果d。的某一個元素對應(yīng)的被評估對象是 索系統(tǒng)中的一根支承索，那么Clci的該元素的數(shù)值代表對應(yīng)支承索的初始損傷程度，若該元 素的數(shù)值為〇,表示該元素所對應(yīng)的支承索是完好的，沒有損傷的，若其數(shù)值為100 %，則表 示該元素所對應(yīng)的支承索已經(jīng)完全喪失承載能力，若其數(shù)值介于0和100%之間，則表示該 支承索喪失了相應(yīng)比例的承載能力；如果Cl ci的某一個元素對應(yīng)的被評估對象是某一個支座 的某一個廣義位移分量，那么Clci的該元素的數(shù)值代表這個支座的該廣義位移分量的初始數(shù) 值；如果Cl ci的某一個元素對應(yīng)的被評估對象是某一個載荷，本方法中取CL的該元素數(shù)值為 0,代表這個載荷的變化的初始數(shù)值為0 ;如果沒有索結(jié)構(gòu)支座初始廣義位移測量數(shù)據(jù)或者 可以認(rèn)為索結(jié)構(gòu)支座初始廣義位移為〇時，向量d。中與索結(jié)構(gòu)支座廣義位移相關(guān)的各元素 數(shù)值取0 ;如果沒有支承索的無損檢測數(shù)據(jù)及其他能夠表達(dá)支承索的健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)時， 或者可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)為無損傷無松弛狀態(tài)時，向量d。中與支承索相關(guān)的各元素數(shù)值 取〇 ;初始索結(jié)構(gòu)支座廣義坐標(biāo)數(shù)據(jù)指索結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)下的支座廣義坐標(biāo)數(shù)據(jù)，索結(jié)構(gòu)支 座初始廣義位移測量數(shù)據(jù)指在建立初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A。時，索結(jié)構(gòu)支座相對于索結(jié)構(gòu) 設(shè)計狀態(tài)下的支座所發(fā)生的廣義位移； d. 根據(jù)索結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖、竣工圖和初始索結(jié)構(gòu)的實測數(shù)據(jù)、支承索初始健康狀態(tài)數(shù)據(jù)、 索結(jié)構(gòu)支座初始廣義位移測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)集中載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)分布載荷測量數(shù)據(jù)、 索結(jié)構(gòu)體積載荷測量數(shù)據(jù)、索結(jié)構(gòu)所使用的各種材料的隨溫度變化的物理和力學(xué)性能參 數(shù)、初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T ci和前面步驟得到的所有的索結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立計入"索結(jié) 構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型Aci，基于A ci計算得到的索結(jié)構(gòu)計算數(shù) 據(jù)必須非常接近其實測數(shù)據(jù)，其間的差異不得大于5%;對應(yīng)于Aci的"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)" 就是"初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T/;對應(yīng)于A ci的被評估對象健康狀態(tài)用被評估對象初 始損傷向量d。表示；對應(yīng)于A。的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值用被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C。表 示；第一次建立計入"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A:被 監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C tci和"當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T tZ ;第一次建立索結(jié) 構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型Atci和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量C \時，索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初 始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型AV就等于索結(jié)構(gòu)的初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A ^，被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù) 值向量CV就等于被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C \對應(yīng)的"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"稱為"當(dāng)前 初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"，記為"當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量IV'，第一次建立索結(jié) 構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A tci時，T V就等于T \的被評估對象的初始健康狀態(tài)與 Aci的被評估對象的健康狀態(tài)相同，也用被評估對象初始損傷向量Clci表示，在后面的循環(huán)過 程中A tci的被評估對象的初始健康狀態(tài)始終用被評估對象初始損傷向量d。表示；T。和d。是 Aci的參數(shù)，由Aci的力學(xué)計算結(jié)果得到的所有被監(jiān)測量的初始數(shù)值與Cci表示的所有被監(jiān)測量 的初始數(shù)值相同，因此也可以說C ci由A ^的力學(xué)計算結(jié)果組成；T \和d ^是A \的參數(shù)，C \由 Atci的力學(xué)計算結(jié)果組成； e. 從這里進(jìn)入由第e步到第m步的循環(huán)；在結(jié)構(gòu)服役過程中，不斷按照"本方法的索結(jié) 構(gòu)的溫度測量計算方法"不斷實測計算獲得"索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的當(dāng)前數(shù)據(jù)，"索結(jié)構(gòu)穩(wěn) 態(tài)溫度數(shù)據(jù)"的當(dāng)前數(shù)據(jù)稱為"當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)"，記為"當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù) 向量T t'向量Tt的定義方式與向量T ^的定義方式相同； f. 根據(jù)當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt，按照步驟Π 至f3更新當(dāng)前初始力學(xué)計算基 準(zhǔn)模型Atci、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ctci和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量T Π .比較1"與T V如果Tt等于T V則Atc^ Ctci和T \保持不變；否則需要按下列步驟對 Α\、Ctci和T \進(jìn)行更新； f2.計算Tt與T ^的差，Tt與T ^的差就是當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)關(guān)于初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn) 態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化，1^與T。的差用穩(wěn)態(tài)溫度變化向量S表示，S等于T 1減去T。，S表示索結(jié) 構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)的變化； f 3.對A。中的索結(jié)構(gòu)施加溫度變化，施加的溫度變化的數(shù)值就取自穩(wěn)態(tài)溫度變化向量 S，對Aci中的索結(jié)構(gòu)施加的溫度變化后得到更新的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型A \，更新Atci 的同時，Ttci所有元素數(shù)值也用T t的所有元素數(shù)值對應(yīng)代替，即更新了 T 這樣就得到了正 確地對應(yīng)于Atci的T 更新C \的方法是：當(dāng)更新A \后，通過力學(xué)計算得到A \中所有被監(jiān) 測量的、當(dāng)前的具體數(shù)值，這些具體數(shù)值組成Ctci5A \的支承索的初始健康狀態(tài)始終用被評 估對象初始損傷向量d。表示； g. 在當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型Atci的基礎(chǔ)上按照步驟gl至g4進(jìn)行若干次力學(xué)計算， 通過計算獲得索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C和被評估對象單位變化向量Du; gl.索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C是不斷更新的，即在更新當(dāng)前初始力 學(xué)計算基準(zhǔn)模型Atci、被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ctci和當(dāng)前初始索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量 Ttci之后，必須接著更新索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣△ C和被評估對象單位變化 向量Du; g2.在索結(jié)構(gòu)的當(dāng)前初始力學(xué)計算基準(zhǔn)模型Atci的基礎(chǔ)上進(jìn)行若干次力學(xué)計算，計算次 數(shù)數(shù)值上等于所有被評估對象的數(shù)量N，有N個評估對象就有N次計算；依據(jù)被評估對象的 編號規(guī)則，依次進(jìn)行計算；每一次計算假設(shè)只有一個被評估對象在原有損傷或廣義位移或 載荷的基礎(chǔ)上再增加單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化，具體的，如果該被評估對 象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么就假設(shè)該支承索在向量Cl ci表示的該支承索已有損傷的基 礎(chǔ)上再增加單位損傷，如果該被評估對象是一個支座的一個方向的廣義位移分量，就假設(shè) 該支座在該位移方向再增加單位廣義位移，如果該被評估對象是一個載荷，就假設(shè)該載荷 在向量Cl ci表示的該載荷已有變化量的基礎(chǔ)上再增加載荷單位變化，用Duk記錄這一增加的 單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化，其中k表示增加單位損傷或單位廣義位移或載 荷單位變化的被評估對象的編號，D uk是被評估對象單位變化向量D u的一個元素，被評估對 象單位變化向量Du的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī)則相同；每一次計算中增加 單位損傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象不同于其它次計算中增加單位損 傷或單位廣義位移或載荷單位變化的被評估對象，每一次計算都利用力學(xué)方法計算索結(jié)構(gòu) 的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值，每一次計算得到的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前計算值組成一個被 監(jiān)測量計算當(dāng)前向量，被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量的元素編號規(guī)則與被監(jiān)測量初始數(shù)值向量C ci 的元素編號規(guī)則相同； g3.每一次計算得到的被監(jiān)測量計算當(dāng)前向量減去被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ctci得 到一個向量，再將該向量的每一個元素都除以該次計算所假設(shè)的單位損傷或單位廣義位移 或載荷單位變化數(shù)值，得到一個被監(jiān)測量單位變化向量，有N個被評估對象就有N個被監(jiān)測 量單位變化向量； g4.由這N個被監(jiān)測量單位變化向量按照N個被評估對象的編號規(guī)則，依次組成有N 列的索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC ;索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣 AC的每一列對應(yīng)于一個被監(jiān)測量單位變化向量；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣 A C的每一行對應(yīng)于同一個被監(jiān)測量在不同被評估對象增加單位損傷或單位廣義位移或載 荷單位變化時的不同的單位變化幅度；索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣AC的列的 編號規(guī)則與向量Cl ci的元素的編號規(guī)則相同，索結(jié)構(gòu)單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣△ C的 行的編號規(guī)則與M個被監(jiān)測量的編號規(guī)則相同； h. 在實測得到當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的同時，實測得到在獲得當(dāng)前索結(jié)構(gòu)穩(wěn) 態(tài)溫度數(shù)據(jù)向量Tt的時刻的同一時刻的索結(jié)構(gòu)的所有被監(jiān)測量的當(dāng)前實測數(shù)值，組成被監(jiān) 測量當(dāng)前數(shù)值向量C ;被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C和被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ctci與被監(jiān)測 量初始數(shù)值向量C。的定義方式相同，三個向量的相同編號的元素表示同一被監(jiān)測量在不同 時刻的具體數(shù)值； i. 定義被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素個數(shù) 等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素和被評估對象之間是一一 對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的名義損傷程 度或名義廣義位移或名義載荷變化量；向量d的元素的編號規(guī)則與向量Cl ci的元素的編號規(guī) 則相同； j. 依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量C同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量Ctci、索結(jié)構(gòu)單位損傷 被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣A C和待求的被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d間存在的近似線性關(guān) 系，該近似線性關(guān)系可表達(dá)為式1，式1中除d外的其它量均為已知，求解式1就可以算出被 評估對象當(dāng)前名義損傷向量d ;k. 定義被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da，被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的元素個數(shù) 等于被評估對象的數(shù)量，被評估對象當(dāng)前實際損傷向量d a的元素和被評估對象之間是一一 對應(yīng)關(guān)系，被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的元素數(shù)值代表對應(yīng)被評估對象的實際損傷程 度或?qū)嶋H廣義位移或?qū)嶋H載荷變化量；向量d a的元素的編號規(guī)則與向量d。的元素的編號規(guī) 則相同； l. 利用式2表達(dá)的被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的第k個元素 d\同被評估對象初 始損傷向量d。的第k個元素 d Α和被評估對象當(dāng)前名義損傷向量d的第k個元素 dk間的關(guān) 系，計算得到被評估對象當(dāng)前實際損傷向量da的所有元素；式2中k = 1，2, 3,…….，N，d\表示第k個被評估對象的當(dāng)前實際健康狀態(tài)，如果該被 評估對象是索系統(tǒng)中的一根支承索，那么(1\表示其當(dāng)前實際損傷，（1\為O時表示無損傷， 為100%時表示該支承索徹底喪失承載能力，介于O與100%之間時表示喪失相應(yīng)比例的承 載能力；如果該被評估對象是一個支座的一個廣義位移分量，那么d\表示其當(dāng)前實際廣義 位移數(shù)值； m. 回到第e步，開始由第e步到第m步的下一次循環(huán)。
【專利摘要】精簡空間坐標(biāo)監(jiān)測受損索載荷廣義位移識別方法基于空間坐標(biāo)監(jiān)測，通過監(jiān)測索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度來決定是否需要更新索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算基準(zhǔn)模型，得到計入索結(jié)構(gòu)溫度和環(huán)境溫度的索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算基準(zhǔn)模型，在此模型的基礎(chǔ)上計算獲得單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣。依據(jù)被監(jiān)測量當(dāng)前數(shù)值向量同被監(jiān)測量當(dāng)前初始數(shù)值向量、單位損傷被監(jiān)測量數(shù)值變化矩陣和待求的被評估對象當(dāng)前名義損傷向量間存在的近似線性關(guān)系算出被評估對象當(dāng)前名義損傷向量的非劣解，據(jù)此可以識別核心被評估對象的健康狀態(tài)。
【IPC分類】G01B21/22, G01K13/00, G01B21/04, G01M99/00
【公開號】CN105067335
【申請?zhí)枴緾N201510439538
【發(fā)明人】韓玉林, 韓佳邑
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月23日