[发明专利]基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法

摘要

本发明公开了一种基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法。本发明主要包括：对损伤后梁结构施加荷载，获得实测挠度曲线和支座反力；对实测挠度曲线求曲率；通过支座反力和荷载计算梁结构各位置弯矩值；梁结构各位置刚度以相应位置弯矩值除以挠度曲率得到，通过损伤状态刚度曲线突变识别损伤位置；剔除损伤位置刚度，对剩余刚度曲线进行拟合，得到未损伤状态刚度曲线；由损伤、未损伤状态刚度曲线计算损伤程度，得到损伤位置结构刚度；若梁结构为超静定结构，则采用荷载多次作用于结构不同位置，得到多个荷载作用下损伤位置、损伤程度和刚度结果，综合进行损伤判断。本发明可对梁结构损伤进行准确定位与定量，应用于梁结构的损伤评估。

主权项

1.一种基于支座反力和挠度曲率的梁结构损伤识别方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)对损伤后的梁结构施加荷载，获得梁结构损伤后的实测挠度曲线和支座反力；/n(2)对梁结构损伤后的实测挠度曲线求挠度曲率；/n(3)通过支座反力和荷载计算梁结构各位置的弯矩值；/n(4)梁结构各位置刚度以相应位置的弯矩值除以挠度曲率得到，通过损伤状态刚度曲线的突变识别损伤位置；/n(5)剔除损伤位置的刚度，对剩余刚度曲线进行拟合，得到未损伤状态的刚度曲线；/n(6)由损伤、未损伤状态的刚度曲线计算损伤程度，得到损伤位置结构刚度；/n(7)若梁结构为超静定结构，则采用荷载多次作用于梁结构不同位置，按照步骤(1)至步骤(6)得到多个荷载作用下的损伤位置、损伤程度和刚度结果后，再综合进行损伤判断；/n步骤(2)中，挠度曲率w″通过中心差分计算，其计算公式如下：/n /n式中，w为挠度，下标i为测点号；ε为测点i-1到测点i的间距与测点i到测点i+1间距的平均值；/n步骤(3)中，梁结构i测点位置的弯矩值采用取i测点左侧或者右侧为脱离体，再将i测点左侧或右侧所有的支座反力和荷载对i测点求弯矩值得到，采用集中荷载时，当i测点位于集中荷载右侧时，i测点弯矩值的计算公式如下：/n /n式中，M_i为第i测点荷载作用下的弯矩值；R_j为荷载P作用下梁结构j支座的反力；1号支座位于梁结构左端，支座编号从左至右序号依次增加，k为i测点左侧的支座数目；x_Rj为j支座至i测点的距离；P为集中荷载的大小；x_P为集中荷载P至i测点的距离；/n步骤(4)中，梁结构损伤状态刚度曲线的计算公式如下：/n /n式中，B_d为梁结构损伤状态刚度曲线；B_di为梁结构损伤状态第i测点的刚度；M_i为第i测点荷载作用下的弯矩值；w″_i为第i测点荷载作用下的挠度曲率；n为测点数目，1号测点布置于梁结构的一端，n号测点布置于梁结构的另一端，测点数目连续，从1到n依次增加；i大于等于2且小于等于n-1；/n步骤(5)中，对于等截面梁未损伤状态的刚度曲线采用线性拟合，对于变截面梁采用局部抛物线拟合，未损伤状态的拟合刚度曲线表达如下：/nB_u＝[0 B_u2 … B_ui … B_u(n-1) 0]；/n式中，B_u为梁结构未损伤状态刚度曲线；B_ui为第i测点拟合的未损伤状态的刚度；/n步骤(6)中，梁结构损伤程度的计算方法如下：/nD_e＝[0 D_e2 … D_ei … D_e(n-1) 0]；/n式中，D_e为梁结构损伤程度定量指标；D_ei为第i测点识别的结构损伤程度；/n对梁结构中间单元，损伤程度计算公式为：/n /n对梁结构的边单元，若转角有约束，则损伤程度计算公式为：/n (i＝2或i＝n-1)；/n对梁结构的边单元，若转角无约束，则损伤程度计算公式为：/n (i＝2或i＝n-1)；/n步骤(7)中，对超静定结构，荷载多次作用下弯矩零点位置不同。/n