專(zhuān)利名稱(chēng)：建筑框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑框架結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種建筑框架結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
建筑結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)作為一種故障診斷問(wèn)題，是一門(mén)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(cè)方法，從檢測(cè)所實(shí)施的范圍角度來(lái)講，可分為局部檢測(cè) 與整體檢測(cè)。局部損傷檢測(cè)是使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)集中對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部特殊的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)方法有超聲波法、聲發(fā)射法、紅 外線(xiàn)法、沖擊波法、雷達(dá)法和微波法等。局部損傷檢測(cè)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(wú)法實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與損傷診斷。整體檢測(cè)技術(shù)可以間斷地或連續(xù)地測(cè)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(cè)，提高檢測(cè)效率?；谡駝?dòng)損傷識(shí)別技術(shù)的基本原理是結(jié)構(gòu)的損傷必然會(huì)引起結(jié) 構(gòu)動(dòng)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(shí)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。本發(fā)明人在前提出了“一種框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法”(申請(qǐng)?zhí)?01010513214.0) 的專(zhuān)利申請(qǐng)，即首先對(duì)損傷前的框架結(jié)構(gòu)測(cè)試，得到結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω°，Φ°)；然后，對(duì)損傷 后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)(ω11，ΦΒ)；建立一階模態(tài)參數(shù)靈敏度 方程S1D' = Δ ·;采用改進(jìn)后的模態(tài)截尾方法來(lái)計(jì)算一階模態(tài)參數(shù)靈敏度；采用將約束最 小二乘法迭代迅速的特點(diǎn)和極小最小二乘法搜索尋優(yōu)功能結(jié)合的混合迭代求解方法來(lái)求 解單元損傷系數(shù)Di (i = 1,2,…，η)，達(dá)到同時(shí)識(shí)別整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)存在的損傷的數(shù)量、位置 和大小的目的，并可識(shí)別任意多數(shù)量的損傷參數(shù)。但上述方法在求解大損傷或者多損傷時(shí)，仍然存在迭代速度較慢而且損傷檢測(cè)的 精度較低的問(wèn)題。
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，提供一種計(jì)算工作量較小，效率高， 檢測(cè)精度高的建筑框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法。專(zhuān)利申請(qǐng)“一種框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法(申請(qǐng)?zhí)?01010513214. 0)為了提高識(shí)別 精度和工程實(shí)用，在文獻(xiàn)“結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的直接解析法(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,35(6) :719 723)”的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩個(gè)方面的改進(jìn)，在模態(tài)截尾誤差方面，減少了識(shí)別所需的模態(tài)數(shù) 目；在方程迭代解法方面減少了迭代次數(shù)，提高了識(shí)別效率和識(shí)別精度。本發(fā)明是在專(zhuān)利申請(qǐng)“一種框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法(申請(qǐng)?zhí)?01010513214. 0)，， 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩個(gè)方面的改進(jìn)，在構(gòu)建方程組方面考慮了頻率和振型對(duì)損傷參數(shù)的二 階偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，以此構(gòu)造損傷參數(shù)為未知量的超定非線(xiàn)性方程組，其中在求一階振型靈敏度和二階振型靈敏度時(shí)采用改進(jìn)后的模態(tài)截尾計(jì)算方法；在方程迭代解法方面考慮到一階 靈敏度方程求解速度快和二階靈敏度方程求解精度高的特點(diǎn)，提出一種用于建筑結(jié)構(gòu)損傷 檢測(cè)的混合迭代算法。本發(fā)明所涉及的建筑框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法，其步驟如下(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(cè)試結(jié)構(gòu)的時(shí) 程響應(yīng)，提取頻率和振型數(shù)據(jù)，得到損傷前的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω°，Φ°)；(2)對(duì)損傷后的結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器進(jìn)行測(cè)試，在外激勵(lì)作用下測(cè)試結(jié)構(gòu) 的時(shí)程響應(yīng)并進(jìn)行模態(tài)分析，得到損傷后的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω11，ΦΒ)；(3)求得一階頻率靈敏度和二階頻率靈敏度
權(quán)利要求
1. 一種框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法，其步驟如下(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(cè)試結(jié)構(gòu)的時(shí)程響 應(yīng)，提取頻率和振型數(shù)據(jù)，得到損傷前的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω°，Φ°)；(2)對(duì)損傷后的結(jié)構(gòu)每層安裝加速度傳感器進(jìn)行測(cè)試，在外激勵(lì)作用下測(cè)試結(jié)構(gòu)的時(shí) 程響應(yīng)并進(jìn)行模態(tài)分析，得到損傷后的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω11，ΦΒ)；(3)求得一階頻率靈敏度和二階頻率靈敏度，分別為
全文摘要
一種建筑框架結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法。首先，對(duì)損傷前的框架結(jié)構(gòu)測(cè)試，得到結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)(ω0，Φ0)；然后，對(duì)損傷后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行模態(tài)分析，得到模態(tài)參數(shù)(ωD，ΦD)；建立一階模態(tài)參數(shù)靈敏度方程S1D′＝Δf與二階模態(tài)參數(shù)靈敏度方程S1D′+S2D″＝Δf；采用改進(jìn)后的模態(tài)截尾方法來(lái)計(jì)算一階和二階模態(tài)參數(shù)靈敏度；利用一種基于一階和二階靈敏度方程的混合迭代求解方法來(lái)求得單元損傷系數(shù)Di(i＝1，2，…，n)，達(dá)到同時(shí)識(shí)別整個(gè)建筑結(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)的損傷檢測(cè)，節(jié)省了計(jì)算工作量，效率高，極大地提高了檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01N29/44GK102043017SQ201010517958
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者周兆靜, 楊佑發(fā), 趙忠華, 郜建人 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)