[发明专利]一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法

说明书

本发明公开了一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法，首先通过设置单元刚度系数与建模误差系数表征损伤与误差，其次基于静动力结果计算位移‑频率联合指标并修正，然后提取有限信息构建位移‑频率灵敏度矩阵并修正，接着应用修正的灵敏度矩阵与联合指标计算单元刚度改变量，最后改变模型误差系数计算不同误差的结果。本发明基于静动力联合指标，并考虑有限信息，通过对灵敏度方程进行修正，保证了灵敏度矩阵中的每一项都能反映静力位移采样自由度与固有频率采样阶次联合信息。本发明将会为大型复杂结构的静动信息联合损伤识别工作给出参考，并将针对众多自由度仅具备有限采样信息的损伤识别工作探索一种新的解决途径。

技术领域

本发明涉及一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法，尤其适用于具有众多自由度的大型复杂结构的损伤识别与健康监测工作。

背景技术

随着空间科学的进步、航天技术的发展及未来人类对空间领域的需求，现代航天器结构正在向着大型化，复杂化方向发展。包括载人飞船、深空探测卫星、空间太阳能电站与太阳帆等航天器结构，在复杂的空间服役环境中受到设计载荷作用以及各种突发性外在因素影响而面临结构的损伤积累问题，从而使结构的安全受到威胁。利用非破坏性方法来检测结构是否存在损伤，并对损伤进行定位与评估的损伤识别问题已受到国内外学术界、工程界广泛关注以及深入研究。在这其中，基于结构动力特性测试的损伤识别方法由于可以评价结构整体性、效益-造价比高、易于在线实现等特点，已经成为结构整体评价技术中最为重要的一种方法。

基于频率的损伤识别方法可以在一定程度上实现对结构的健康监测，特别是因为频率的测量方便准确，误差较低，因此可以用较为准确的频率输入参数进行损伤识别，但缺点是因为频率是全局量，其对局部损伤不敏感，或者不同的损伤会导致相同的频率变化，容易出现损伤识别“误诊”的情况。而针对静力位移的识别可以较大程度上的实现局部的损伤诊断工作，因为静力位移可以实现对结构的局部信息的精细刻画，但由于静力位移自由度的采样点众多，实现全部自由度信息的采样极其不现实。近些年，利用静力位移与固有频率的损伤识别方法逐渐引起了工程界的研究兴趣。如何利用有限静力位移响应联合少量固有频率数据就能实现较好的损伤识别结果始终是本发明所关心的重点。

因此，本发明结合静力位移与固有频率信息的联合指标，针对大型复杂结构采样的静力位移信息有限的约束，提出一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法，本发明能够对灵敏度方程进行修正，保证了灵敏度矩阵中的每一项都能反映静力位移采样自由度与固有频率采样阶次联合信息。本发明将会为大型复杂结构的静动信息联合损伤识别工作给出参考，并将针对众多自由度仅具备有限采样信息的损伤识别工作探索一种新的解决途径。

本发明采用的技术方案为：一种基于联合指标与有限信息的修正灵敏度结构损伤识别方法，步骤如下：

步骤(1)、计算单元刚度矩阵K_i，并通过设置单元刚度系数α_i计算总体刚度矩阵K，

步骤(2)、设置实际模型K_c与参考模型K_r的建模误差系数β，

K_c＝βK_r (2)

步骤(3)、静力位移灵敏度识别方法中，具有n个自由度的静力学方程，

Ku＝P (3)

通过设置的已知的静力载荷列向量P，计算是节点静力位移响应u，基于此构建静力位移的损伤识别灵敏度方程，

S_DISP·△α＝△u (4)