[发明专利]基于少量静态测量数据的结构损伤定位与程度识别方法

权利要求书

1.一种基于少量静态测量数据的结构损伤定位与程度识别方法，其特征在于，基于残余应变能的概念，通过有限元模型缩聚方法减少需测量数据，从而进行可疑单元的预测；然后应用基于静响应灵敏度的模型修正方法，对可疑单元的损伤参数进行识别，以精确检测出损伤位置和损伤程度。

2.根据权利要求1所述的基于少量静态测量数据的结构损伤定位与程度识别方法，其特征在于，上述方法具体包括以下步骤：

1）用有限元方法将待检测结构进行简化建模，并把结构划分为nel个单元；

2）基于应变能的概念，选择静载施加方案；所使用的应变能准则为：

Di=11nelΣj=1nelSEijΣj=1nel(SEij-1nelΣj=1nelSEij)]]>

其中，是第j个单元在第i组预设外载作用下的单元应变能；其中下标i表示预设加载方案的编号，U_i为完好模型在第i个加载方案下的位移向量，而则是完好状态下第j个单元的单元刚度矩阵；

3）选择测点，其中力的作用点必须为测点；基于选择的测点和加载方案，应用有限元模型缩聚方法，进行有限元模型缩聚；

4）对损伤状态下的结构加载静力，测量各测点静态位移数据，得到测量的位移向量U_m；同时计算完好模型受到同样静载，在测点位置所产生的位移向量U，计算各个单元的残余应变能RSE的值，残余应变能RSE的计算公式为：

RSEjR=δUmTKjeRδUm,j=1,2,···,nel]]>

其中上标T和R分别表示矩阵的转置和有限元模型的缩聚状态，下标j代表单元编号，δU_m=U-U_m；

然后，通过比较各RSE的值，选择RES值较大的单元定义为有可能出现损伤的可疑单元；

5）对步骤4）中得到的可疑单元的损伤参数α进行进一步的精确识别；计算得到静态响应灵敏度为：

∂Ud∂αj=-Kd-1KjeUd]]>

其中，U_d和K_d分别为迭代识别过程中，根据损伤参数的值计算得到的位移向量和结构总体刚度矩阵；

6）建立模型修正方程[S]{δα}={δU}，其中[S]是由静态响应灵敏度组成的灵敏度矩阵，δU=U_m-U_d；利用Tikhonov正则化方法和L-curve方法求解该模型修正方程，得到δα的值；

7）可疑单元的损伤参数更新为α=α+δα，重新计算待修正模型的刚度矩阵K_d；

8）若损伤参数改变量δα没达到预设精度要求，则回到步骤5）继续迭代；否则，以步骤7）中得到的损伤参数α为最终识别结果。

3.根据权利要求2所述的基于少量静态测量数据的结构损伤定位与程度识别方法，其特征在于，所述α=1表示没有损伤，α=0表示彻底损坏，通过查看损伤参数的编号，对应有限元模型单元编号，得到结构损伤的精确位置以及损伤程度。