[发明专利]一种等效模态应变能损伤识别方法

摘要

本发明提供一种等效模态应变能损伤识别方法，它是利用损伤前后所产生的模态振型的来分别求出相应的模态应变能，再利用每个损伤单元的应变能等效指标来判断该单元的损伤位置和程度；其中，如果该指标值接近于0或出现负值则意味着没有损伤，当该值为正值时则意味着该单元出现损伤，单元的损伤程度就是该等效指标值的大小。相对于应变能变化率方法，该应变能等效指标方法具有可以进行定量识别的优点；相对于应变能耗散率方法，该应变能等效指标方法具有识别精度更高的优点。

主权项

1.一种等效模态应变能损伤识别方法，其特征在于，利用损伤前后所产生的模态振型的来分别求出相应的模态应变能，再利用每个损伤单元的应变能等效指标来判断该单元的损伤位置和程度；其中，如果该指标值接近于0或出现负值则意味着没有损伤，当该值为正值时则意味着该单元出现损伤，单元的损伤程度就是该等效指标值的大小；具体包括如下步骤：1）原始数据的提取：根据具体的结构，提取材料的弹性模量E、密度ρ、截面尺寸A、截面惯性矩I以及构件长度l这些基本数据；2）生成基本的刚度矩阵：先根据杆件结构形式生成单元刚度矩阵，再将其转化为整体坐标系下的刚度矩阵，并将其集成为总刚度矩阵K；其中，杆件单元的单元刚度矩阵为：式中， E－弹性模量， A－截面尺寸，I－截面惯性矩，l－构件长度；3）采用特征向量法提取结构的原始振型模态Ф,其提取模态的特征方程为式中， K－刚度矩阵，ω_i－第i阶特征频率，M－质量矩阵；4）利用原始数据生成基本应变能：利用原始振型模态的转置向量左乘以单元刚度矩阵，再右乘以模态振型向量，从而生成单元的基本应变能；这样，第j单元的前m阶模态的应变能为；5）测量损伤后的振型模态并生成损伤后应变能：对损伤后的结构采用激振法激励出结构的振型模态，并采用位移传感器测量出相应的振型模态Ф^d，最后利用损伤后振型生成损伤后第j单元的前m阶模态的应变能；6）计算第j单元损伤前后的应变能，计算第j单元的应变能等效指标；；其中，是损伤前的模态应变能，是损伤后的模态应变能；7）由应变能等效指标判断结构损伤的位置和程度：依次计算每个单元的损伤指标，从而可以获得每个损伤单元的位置和程度。