[发明专利]基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对损伤后的梁结构施加荷载，获得梁结构损伤后的实测挠度曲线和支座反力；

(2)对梁结构损伤后的实测挠度曲线求挠度曲率；

(3)通过支座反力和荷载计算梁结构各位置的弯矩值；

(4)梁结构各位置刚度以相应位置的弯矩值除以挠度曲率得到，通过损伤状态刚度曲线的突变识别损伤位置；

(5)剔除损伤位置的刚度，对剩余刚度曲线进行拟合，得到未损伤状态的刚度曲线；

(6)由损伤、未损伤状态的刚度曲线计算损伤程度，得到损伤位置结构刚度；

(7)若梁结构为超静定结构，则采用荷载多次作用于梁结构不同位置，按照步骤(1)至步骤(6)得到多个荷载作用下的损伤位置、损伤程度和刚度结果后，再综合进行损伤判断；

步骤(2)中，挠度曲率w″通过中心差分计算，其计算公式如下：

式中，w为挠度，下标i为测点号；ε为测点i-1到测点i的间距与测点i到测点i+1间距的平均值；

步骤(3)中，梁结构i测点位置的弯矩值采用取i测点左侧或者右侧为脱离体，再将i测点左侧或右侧所有的支座反力和荷载对i测点求弯矩值得到，采用集中荷载时，当i测点位于集中荷载右侧时，i测点弯矩值的计算公式如下：

式中，M_i为第i测点荷载作用下的弯矩值；R_j为荷载P作用下梁结构j支座的反力；1号支座位于梁结构左端，支座编号从左至右序号依次增加，k为i测点左侧的支座数目；x_Rj为j支座至i测点的距离；P为集中荷载的大小；x_P为集中荷载P至i测点的距离；

步骤(4)中，梁结构损伤状态刚度曲线的计算公式如下：

式中，B_d为梁结构损伤状态刚度曲线；B_di为梁结构损伤状态第i测点的刚度；M_i为第i测点荷载作用下的弯矩值；w″_i为第i测点荷载作用下的挠度曲率；n为测点数目，1号测点布置于梁结构的一端，n号测点布置于梁结构的另一端，测点数目连续，从1到n依次增加；i大于等于2且小于等于n-1；

步骤(5)中，对于等截面梁未损伤状态的刚度曲线采用线性拟合，对于变截面梁采用局部抛物线拟合，未损伤状态的拟合刚度曲线表达如下：

B_u＝[0 B_u2 … B_ui … B_u(n-1) 0]；

式中，B_u为梁结构未损伤状态刚度曲线；B_ui为第i测点拟合的未损伤状态的刚度；

步骤(6)中，梁结构损伤程度的计算方法如下：

D_e＝[0 D_e2 … D_ei … D_e(n-1) 0]；

式中，D_e为梁结构损伤程度定量指标；D_ei为第i测点识别的结构损伤程度；

对梁结构中间单元，损伤程度计算公式为：

对梁结构的边单元，若转角有约束，则损伤程度计算公式为：

(i＝2或i＝n-1)；

对梁结构的边单元，若转角无约束，则损伤程度计算公式为：

(i＝2或i＝n-1)；

步骤(7)中，对超静定结构，荷载多次作用下弯矩零点位置不同。

2.根据权利要求1所述基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法，其特征在于：步骤(1)、步骤(7)中，测点数目不少于6个；步骤(7)中，荷载多次作用挠度测试的测点位置布置相同。

3.根据权利要求1所述基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法，其特征在于：步骤(7)中，多个荷载作用下均显示有损伤的位置判断为发生损伤。