[发明专利]基于局部传递率函数与模式匹配的结构损伤快速识别方法

说明书

本发明公开了一种基于局部传递率函数与模式匹配的结构损伤快速识别方法，步骤如下：通过有限元模拟各工况的损伤模式，对其实施模态分析，获取固有频率及振型，建立损伤模式数据库；在结构任意i,j位置安装两个传感器，采集加速度信号a_i(t)、a_j(t)；对信号a_i(t)进行自功率谱分析，对信号a_i(t)与a_j(t)进行互功率谱分析；通过自、互功率谱幅值的比值得到局部传递率函数α_ij(ω)的幅值；根据局部传递率函数在固有频率ω_r(r＝1,2,3...n)处与振型的关系为：根据信号的局部传递率函数构造匹配因子矩阵；调用模式库中各模式的模态信息构建损伤模式矩阵；根据相似性度量准则，从损伤模式矩阵中找出相似度最高的工况即视为待检测结构的实际损伤状况。

技术领域

本发明涉及建筑结构安全性能评估技术领域，具体涉及一种基于局部传递率函数与模式匹配的结构损伤快速识别方法。

背景技术

地震后对灾区建筑结构进行安全性能评估意义重大，对于传统的损伤检测方法，如：目测法、倾斜法及一些传统的动力指纹的检测方法无法进行结构安全性能的快速评估。

考虑到大型土木结构存在人为激励困难、结构复杂及测量点繁多等问题，目前，大多数与传递率函数有关的损伤识别方法只能实现结构损伤的定位，不能有效估算结构损伤程度。

发明内容

本发明的目的是为了克服大型土木结构人为激励困难、结构复杂及测量点繁多等问题，提供一种基于局部传递率函数与模式匹配的结构损伤快速识别方法，快速识别结构损伤的位置与程度，实现震后灾区建筑结构安全性能快速评估。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于局部传递率函数与模式匹配的结构损伤快速识别方法，所述结构损伤快速识别方法包括以下步骤：

S1、通过有限元软件仿真模拟待识别的结构各种损伤工况的有限元模型，然后通过模态分析计算，获取各种损伤工况下结构的固有频率及振型数据；

S2、建立损伤模式数据库，其中，所述损伤模式数据库包括以各种损伤工况标签命名的子目，并将模拟得到的各种损伤工况下的固有频率和振型数据分别存储在相应损伤标签的子目中，形成损伤模式数据库；

S3、将待识别结构的任意位置i、j作为测量点并且各安装一个加速度传感器，

S3、将待识别结构的任意位置i、j作为测量点并且各安装一个加速度传感器，分别采集待识别结构在随机激励下的加速度信号a_i(t)和a_j(t)；

S4、对加速度信号a_i(t)进行自功率谱分析，对加速度信号a_i(t)与a_j(t)进行互功率谱分析，其中，加速度信号a_i(t)自功率谱定义式如下：

其中为信号a_i(t)自相关函数，G_ii(ω)为信号a_i(t)自功率谱密度；

加速度信号a_i(t)与a_j(t)互功率谱定义式如下：

R_ij(τ)＝E[a_i(t)a_j(t+τ)]