[发明专利]一种结构损伤检测方法

说明书

本发明涉及一种结构损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：获取处于健康状态的框架结构的若干样本在某激励下的原始振动信号；步骤2)：对各样本的原始振动信号分别进行ITD分解和核密度估计，选取各样本原始振动信号的敏感振动特征参数，构建对应的健康标准特征值向量；步骤3)：获取所述步骤1)中框架结构的所述若干样本在某一时刻所述激励下的实测振动信号；步骤4)：对各样本的实测振动信号分别进行ITD分解和核密度估计，选取各样本实测振动信号的敏感振动特征参数，构建对应的实测特征值向量；步骤5)：根据健康标准特征值向量和实测特征值向量，获得偏离度，完成结构损伤的检测，本发明可广泛应用于结构健康检测领域中。

技术领域

本发明是关于一种基于多尺度统计特性的结构损伤检测方法，属于结构健康检测领域。

背景技术

在建筑、机械等工程结构中往往会存在损伤，损伤将影响结构的正常工作甚至导致完全失效，结构损伤还会引起刚度突变和频率的改变，对结构动力响应进行分析可以在一定程度上了解结构的动力特性及其使用状况。在实际分析中，一般通过傅里叶变换或短时傅里叶变换从结构响应信号中获得结构的模态参数，但短时傅里叶变换的一个缺点是其分析窗的形状、长短一旦确定，其信号分析中的时间分辨率、频率分辨率便固定不变，不能满足高分辨率分析的要求，且很难找到一个“好的”窗适用于提取包含不同尺度信号的特征。固有时间尺度分解(ITD)能将复杂的非平稳、非线性信号分解成若干个固有旋转分量(proper rotation component)，能够准确地提取非平稳信号的动态特性，有较高的拆解效率和频率分辨率，适合实时分析处理大量具有时变特性的非平稳信号。

非参数核密度估计方法是一种不需要先验信息，不依赖于总体分布及其参数，完全以样本数据为基础，对数据限制较为宽松，一般不事先假定变量之间的结构关系，而是通过直接估计获得结构关系，且能够很好地无偏估计数据的分布特征的方法，天然具有稳健性。研究结果表明，基于ITD和核密度估计对框架结构的异常状态较为敏感，可以作为损伤敏感特征对框架结构进行健康诊断。

然而，目前的损伤检测方法主要通过结构参数变化对损伤进行识别，这种方法需要进行模态测试和建立结构的有限元模型。通过直接对结构振动响应进行分析，提取损伤特征参数，能有效克服传统损伤检测方法的不足，直接通过振动响应提取损伤指标，不需要对结构参数进行识别。基于振动响应信号处理的方法只需直接分析、对比结构从其特定激励下的响应信号中提取的损伤指标来检测损伤,而无需进行模态测试和建立结构的有限元模型,因此有更好的实用价值，但损伤引起的变化容易淹没在复杂的结构振动响应中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够直接通过振动响应提取损伤指标、不需要对结构参数进行识别的结构损伤检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种结构损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：获取处于健康状态的框架结构的若干样本在某激励下的原始振动信号；步骤2)：对各样本的原始振动信号分别进行ITD分解和核密度估计，选取各样本原始振动信号的敏感振动特征参数，构建对应的健康标准特征值向量；步骤3)：获取所述步骤1)中框架结构的所述若干样本在某一时刻所述激励下的实测振动信号；步骤4)：对各样本的实测振动信号分别进行ITD分解和核密度估计，选取各样本实测振动信号的敏感振动特征参数，构建对应的实测特征值向量；步骤5)：根据健康标准特征值向量和实测特征值向量，获得偏离度，完成结构损伤的检测。