[发明专利]非接触测量拉索非线性动应变的计算方法

摘要

本发明涉及一种非接触测量拉索非线性动应变的计算方法。首先，利用有限差分法对基于整体割线坐标系下拉索的非线性应变计算公式进行推导，得到由位移计算拉索非线性动应变的计算公式；其次，利用高速相机或普通摄像设备对拉索测点拍摄，并对拍摄相片进行分析计算，得到拉索测点的振动位移；最后，将得到的拉索测点的振动位移代入拉索非线性动应变的计算公式，得到拉索的非线性动应变测量结果。本发明可以在不破坏拉索PE保护层的情况下，对不易安装应变片的拉索进行应变测量。

主权项

1.一种非接触测量拉索非线性动应变的计算方法，其特征在于：首先，利用有限差分法对基于整体割线坐标系下拉索的非线性应变计算公式进行推导，得到由位移计算拉索非线性动应变的计算公式；其次，利用普通摄像设备对拉索测点拍摄，并对拍摄相片进行分析计算，得到拉索测点的振动位移；最后，将得到的拉索测点的振动位移代入拉索非线性动应变的计算公式，得到拉索的非线性动应变测量结果；该方法具体实现如下：坐标系(X,Z)定义为整体坐标系，X坐标为横轴，Z坐标为纵轴；坐标系(X*,Z*)定义为整体割线坐标系，X*坐标为横轴，Z*坐标为纵轴；在整体割线坐标系下，对于垂跨比小于1/10的拉索，可近似认为：①忽略索的轴向变形，即u*≈0；②索长方向ds与dx*接近，即ds≈dx*；此时，拉索的非线性动应变计算公式为：式中，Δε为拉索的应变增量，w*为沿Z*方向的位移；不考虑斜拉索弯曲刚度的影响，整体割线坐标系下斜拉索的初期形状为：式中：β＝mgL/8Hsecθ，η＝(mgL/Hsecθ)sinθ＝8βsinθ，L为拉索两端点之间的长度，z*是斜拉索因自重产生的垂度，θ为倾角，H是拉索索力值的水平分量；在整体割线坐标下，对斜拉索进行离散，对于任意非边界节点i(1≤i≤n)，在t时刻沿Z*方向的位移为wi,t*；由有限差分法有：公式(3)即为利用位移计算拉索非线性动应变的计算公式。