[发明专利]一种利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法

摘要

本发明是一种利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，在应变模态下，同一截面的模态应变分布符合平截面假定，因此，通过测量截面上下两个不同位置的模态应变即可计算出中性轴位置。本发明提出的方法包括动态应变响应采集、应变模态解析、模态应变提取、中性轴位置系数提取和中性轴高度计算五个步骤。本发明概念清晰、流程简明，可适用于交通荷载、环境激励、人工激励等动态工况，实现工程结构中性轴位置在非静力下的高精度测量，市场竞争力强，为保障工程结构安全有效运营提供技术支持。

主权项

一种利用模态应变测量工程结构中性轴位置的方法，其特征在于，在弯曲模态下，同一截面的模态应变分布符合平截面假定，通过测量截面上下两个不同位置的模态应变计算中性轴位置，具体包括以下步骤：步骤1）动态应变响应采集采用应变传感器测量该工程结构在外部激励下的动态应变时程，至少在同一截面不同高度布设两只应变传感器，采集点式应变或单元的平均应变；步骤2）应变模态解析将动态应变响应通过傅立叶变换从而获得各阶固有振动频率下的频谱：（1），（2），并选取一阶弯曲模态为解析对象；步骤3）模态应变提取在基于应变模态解析的频谱上，选取一阶弯曲振动频率附近的最大幅值作为本次测量的模态应变；步骤4）中性轴位置系数提取定义中性轴位置系数为工程结构截面不同位置的应变模态解析获得的一阶弯曲模态应变之间的比值：（3），式（3）中，和分别为应变传感器和应变传感器测量的应变响应所解析出来的一阶弯曲模态应变，为一阶弯曲模态固有频率；步骤5）中性轴高度计算获得中性轴位置系数后，依据基本的几何方法即可计算中性轴高度，具体分为两种情况：情况1：两只应变传感器位于中性轴不同侧，计算公式为：（4）；情况2，两只应变传感器位于中性轴同一侧，计算公式为：（5）；在式（4）和式（5）中，是其中一只应变传感器到中性轴的距离，是第一只应变传感器和第二只应变传感器之间的距离。