[发明专利]一种提高随机损伤定位向量法监测结果准确性的方法

说明书

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，涉及到一种桁架结构实时安全监测的重要方法损伤定位向量(SDLV)法的进一步研究，具体地说是从SDLV法的核心入手进一步研究从而提出了一种可以提高SDLV法损伤定位结果准确性的方法。

背景技术

结构健康监测技术是土木工程及机械和航空航天等领域的研究热点，而损伤识别是结构健康监测的核心技术；基于振动信息的结构损伤识别通过对振动响应信号进行分析去定位损伤，一些损伤识别方法可实现在线实时监测。桁架结构(网架结构)是广泛用在各类工业结构和工程结构中的常见结构类型，但许多桁架结构如钢桁桥结构常在极端环境中工作，损伤常常发生并且难以避免。很多损伤识别方法都以各种结构动力指纹为基础构建损伤指标，其中结构模态频率和振型最基本也最常用。

本发明的直接背景技术是随机损伤定位向量(Stochastic Damage Locating Vectors)法(简称SDLV法)，该方法由美国东北大学的Bernal提出并验证，较好地解决了Bernal之前提出的损伤定位向量(DLV)法在环境激励等未知输入下的应用问题，为工程应用提供了重要支持；Nagayama等、Gao等也对该法做了很多研究。SDLV法主要用于桁架结构、网架结构等的损伤定位，其损伤指标也是基于模态信息构建而来，该法的主要过程是：通过测得的振动响应求出结构/子结构的柔度矩阵，根据损伤前后柔度矩阵的变化求出损伤定位向量(一个荷载向量集合)并将其视为静力作用在无损结构的有限元模型上求出每个单元的应力，应力为零的单元即为损伤单元(理论上为零，实际应用中应力小于0.1的单元为损伤单元)。

基于SDLV法定位损伤有以下6个流程步骤：

步骤一、数据采集模块采集桁架结构节点测点的纵向和竖向振动响应(如加速度、速度、位移)，纵向为沿着桁架结构跨径的方向；

步骤二、数据分析模块中基于NExT(James等提出)-ERA(Juang和Pappa提出)或其他参数识别技术识别出前几阶振型

步骤三、数据分析模块中建立基于模态参数的两种C矩阵(Nagayama等提出)计算模块：

第一种C矩阵计算模块

第二种C矩阵计算模块

其中是振型的共轭复数；

步骤四、当系统输入全部未知时，数据分析模块中构建如下Q矩阵

其中A是系统矩阵、C是输出矩阵，均由测点处的振动数据识别得到；p是常数，其值为0、1、2时分别对应当输出数据为位移、速度、加速度时，代表伪逆。

步骤五、数据分析模块中确定SDLV向量的个数：由于实测数据存在噪声并且用来计算的模态数有限，导致奇异值分解的S矩阵中出现了非零项X，即

ΔQ=USVT=[U1U0]S100X[V1V0]T---(4)]]>

SDLV向量的个数q为满足上式的个数的一半，向下取整。