[发明专利]基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统，包括：通过测试分别获得结构损伤前、后的振动响应时域数据，并通过拉式变换得到其频率响应数据；根据损伤前、后结构的频率响应数据，进行全频段相似度分析，得到结构上所有部位的全频段相似度和对应的阈值，全频段相似度小于自身阈值则为响应异常，对应结构的响应异常部位；对响应异常部位的频率响应数据进行分频段相似度分析，得到分频段相似度和对应的阈值，分频段相似度小于自身阈值的频段为响应异常频段；结合响应异常部位和异常频段评估结构损伤程度。本发明能有效的对不同形式和不同材料的结构进行单损伤、多损伤工况的识别。

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，具体地，涉及基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统。

背景技术

损伤识别技术被广泛应用在土木工程、航空、航天领域，特别是桥梁结构、飞机机身、卫星主承力结构等。所涉及的结构形式复杂，有杆、梁、板、壳或其组合形式；涉及的材料多样化，有金属、非金属、复合材料，特别是复合材料因其优异的性能被大量应用在航空航天器上。而复合材料的损伤机理更加复杂，可能由于工艺、疲劳等产生脱层、脱粘、纤维断裂等损伤。因此损伤识别技术的研究意义很大。

损伤识别主要包含4个层次的内容：1)检测——识别到结构中的损伤是否发生；2)定位——识别结构的损伤位置；3)评估——识别结构的损伤程度；4)预测——对结构是否能继续服役的预测。但到目前为止，仅损伤检测与定位技术较为成熟，对损伤评估和结构寿命预测还有待进一步研究。

国内外学者提出了许多方法，包括静力识别法、动力指纹法、模型修正法、动静结合等，但现有方法仍存在诸多不足，如现有的损伤识别技术适用性差，大多仅适用形式简单的简单，如梁、板；仅适用于单一材料如金属，对复合材料损伤则无法识别。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统。

根据本发明提供的一种基于振动响应相似度分析的损伤识别方法，包括：

数据获取步骤：通过测试分别获得结构损伤前、后的振动响应时域数据，并通过拉式变换得到其频率响应数据；

全频段相似度分析步骤：根据损伤前、后结构的频率响应数据，进行全频段相似度分析，得到结构上所有部位的全频段相似度和对应的阈值，全频段相似度小于自身阈值则为响应异常，对应结构的响应异常部位；

分频段相似度分析步骤：对响应异常部位的频率响应数据进行分频段相似度分析，得到分频段相似度和对应的阈值，分频段相似度小于自身阈值的频段为响应异常频段；

评估步骤：结合响应异常部位和异常频段评估结构损伤程度。

较佳的，获取结构损伤前、后的振动响应时域数据时，测点的数目和位置能代表结构的空间几何形状特征，至少能表征出结构前3阶模态振型。

较佳的，所述数据获取步骤中，通过测试分别获得结构损伤前、后的振动响应时域数据时的两次测试条件相同。

较佳的，所述数据获取步骤中，结构损伤前、后的振动响应时域数据的采样频率满足采样定理。

较佳的，所述全频段相似度分析步骤中，阈值的计算是在对结构的损伤评估基础上，基于选定的相似度方法进行导出或约定，依据如下公式：