[发明专利]考虑环境因素影响的基于奇异谱分析的结构损伤预警方法

摘要

本发明提出一种考虑环境因素影响的基于奇异谱分析的结构损伤预警方法，属于结构损伤识别领域，该方法利用谱峰值法从实测加速度响应信号中提取模态频率并组成序列，对其进行奇异谱分析得到趋势项、周期项和噪声项，去除趋势项，利用周期项和噪声项重构得到去除环境因素影响的新模态频率序列，利用结构损伤前后去除环境因素影响的模态频率构造欧氏距离作为样本，结合标准差控制图进行损伤预警。该方法有效消除了环境因素对结构损伤识别的影响，实现了环境因素影响下对结构损伤的准确识别和预警，可操作性强，提高了预警准确度。

主权项

1.考虑环境因素影响的基于奇异谱分析的结构损伤预警方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：利用谱峰值法从实测加速度响应信号中提取模态频率ω；步骤2：将不同时段提取的模态频率组成n维模态频率序列Y，所述模态频率序列Y表示为：Y＝(ω1，ω2，…，ωn)   (1)步骤3：对所述模态频率序列Y进行奇异谱分析，得：Y＝YT+YP+YZ   (2)式(2)中，YT为趋势项，YP为周期项，YZ为噪声项；去除趋势项YT，保留周期项YP和噪声项YZ，得到去除环境因素影响的模态频率序列Y'，所述去除环境因素影响的模态频率序列Y'表示为：Y'＝YP+YZ   (3)步骤4：利用结构损伤前后去除环境因素影响的模态频率构造欧氏距离作为样本，计算样本的标准差S，将标准差S作为统计量，绘制标准差控制图进行结构损伤预警，具体步骤如下：(1)定义未损伤状态下模态频率与损伤状态下模态频率的欧氏距离d为：式(4)中，k＝(1,2,…,n)，为未损伤状态下去除环境因素影响的模态频率序列Y'，为损伤状态下去除环境因素影响的模态频率序列Y'；(2)设欧氏距离d为正态总体样本X，X～N(μ,σ)，x为取自总体样本X的样本，标准差S作为样本统计量，按3σ准则，由《常规控制图》确定标准差控制图的中心线CL、上控制限UCL和下控制限LCL；(3)对结构状态未知的样本，通过标准差控制图中样本点出界的个数来判别损伤，当连续100个点中有3个或者多于3个点超出上控制限UCL或下控制限LCL，则判定结构已损伤，发出损伤预警，否则判定结构未损伤。