[发明专利]一种利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法

权利要求书

1.一种利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于，在弯曲模态下，同 一截面的模态应变分布符合平截面假定，通过测量截面上下两个不同位置的模态应变计算 中性轴位置，具体包括以下步骤：

步骤1）动态应变响应采集

采用应变传感器测量该工程结构在外部激励下的动态应变时程，至少在同一截面不同 高度布设两只应变传感器，采集点式应变或单元的平均应变；

步骤2）应变模态解析

将动态应变响应通过傅立叶变换从而获得各阶固有振动频率下的频谱：（1），

（2）， 并选取一阶弯曲模态为解析对象；

步骤3）模态应变提取

在基于应变模态解析的频谱上，选取一阶弯曲振动频率附近的最大幅值作为本次测量 的模态应变；

步骤4）中性轴位置系数提取

定义中性轴位置系数为工程结构截面不同位置的应变模态解析获得的一阶弯曲模 态应变之间的比值：（3），式（3）中，和分别为应变 传感器和应变传感器测量的应变响应所解析出来的一阶弯曲模态应变，为一阶弯曲模 态固有频率；

步骤5）中性轴高度计算

获得中性轴位置系数后，依据基本的几何方法即可计算中性轴高度，具体分为两种 情况：

情况1：两只应变传感器位于中性轴不同侧，计算公式为：（4）；

情况2，两只应变传感器位于中性轴同一侧，计算公式为：（5）；

在式（4）和式（5）中，是其中一只应变传感器到中性轴的距离，是第一只应变传感 器和第二只应变传感器之间的距离。

2.根据权利要求1所述的利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于， 所述应变传感器为长标距应变传感器，标距长度不大于1m。

3.根据权利要求1所述的利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于， 所述步骤1）中动态应变响应的采样频率不低于50Hz。

4.根据权利要求1所述的利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于， 所述步骤4）中采用不同数据点数据统计的方法，即多次测量，提取线性拟合系数，使得线性 相关系数不小于0.99。

5.根据权利要求1所述的利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于， 所述步骤5）中判别传感器在中性轴同侧还是异侧的方法是：应变符号相同在同侧，异号则 异侧。