本发明专利技术提供了一种基于功率谱和智能算法的结构损伤诊断方法，基于实测响应信号(一般采用加速度信号)的功率谱密度函数和计算频响函数来构造智能优化算法(遗传算法和粒子群算法)的目标函数及适应度函数，然后利用智能算法进行优化计算，得到结构的损伤因子，从而识别出结构损伤的位置和损伤的程度。本发明专利技术为无需激励信号而仅依靠响应信号就可以成功对结构进行损伤诊断的方法。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，基于实测响应信号(一般采用加速度信号)的功率谱密度函数和计算频响函数来构造智能优化算法(遗传算法和粒子群算法)的目标函数及适应度函数，然后利用智能算法进行优化计算，得到结构的损伤因子，从而识别出结构损伤的位置和损伤的程度。本专利技术为无需激励信号而仅依靠响应信号就可以成功对结构进行损伤诊断的方法。【专利说明】
本专利技术属于结构损伤诊断
，尤其涉及一种基于功率谱和智能算法的结构 损伤诊断方法。
技术介绍
结构健康监测的核心技术之一是结构损伤诊断，目前基于振动测试信息的结构损 伤诊断技术一般要求同时测取获得激励激励信号和响应信号，比如基于实测频响函数技术 的结构损伤诊断技术等。当服役中的土木工程结构规模大、形式复杂时，往往难以准确获得 结构的激励信号，而只能获得结构的响应信号。2001年第19届IMAC会议专门讨论了"大 型结构基于环境激励的结构损伤识别技术"，一致认为："由于大型结构激振困难，利用环境 激励输出信息识别结构损伤是结构实时监测的重要研究方向"。 基于实测频响函数和遗传算法的结构损伤诊断技术（见期刊《振动与冲击》：基于 频响函数和遗传算法的结构损伤识别研究.振动与冲击，2008, 27(12) :28-30)，当能够 同时获得结构的激励与响应信号时，应用这一技术可以获得较好的结构损伤诊断结果，而 当无法获得结构的激励信号时，这一方法的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在解 决现有结构损伤诊断技术应用因难以获得激励信号而受到限制的问题。 本专利技术是这样实现的，，包括以 下步骤： 实测响应信号并计算其功率谱密度函数； 随机假定初始损伤模型，并计算其频响函数； 构造智能算法目标函数； 优化计算出结构损伤因子，从而诊断出结构损伤。 优选地，所述初始损伤模型假定过程包括：若Ki为结构有限元模型的单元刚度矩 阵，随机假定其损伤因子^(彡1)，则损伤后单元刚度矩阵可以用来代替，即Kdi = a而，并装配成损伤后结构的总刚度矩阵Kd = 2Kdi，由其计算的结构频响函数可以反映其 损伤特征。 本专利技术克服现有技术的不足，即当无法同时获得结构的激励信号和响应信号时难 以对结构的损伤进行诊断的情况，提供， 基于实测响应信号（一般采用加速度信号）的功率谱密度函数和计算频响函数来构造智能 优化算法（遗传算法和粒子群算法）的目标函数及适应度函数，然后利用智能算法进行优 化计算，得到结构的损伤因子，从而识别出结构损伤的位置和损伤的程度。本专利技术为无需激 励信号而仅依靠响应信号就可以成功对结构进行损伤诊断的方法。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术基于功率谱和智能算法的结构损伤诊断方法的步骤流程图； 图2是本专利技术算例中实测功率谱密度函数（PSD)S44与计算频响函数（FRF)H44(无 噪声）； 图3是本专利技术算例中实测功率谱密度函数（PSD)S44与计算频响函数（FRF) 氏4(10%噪声）。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 ，如图1所示，包括以下步骤： 步骤S1、实测响应信号并计算其功率谱密度函数。 通过布设在结构上的加速度传感器测试在环境激励（如大风）下的加速度响应信 号，并由谱分析软件计算其功率谱密度函数。 步骤S2、随机假定初始损伤模型，并计算其频响函数。 若Ki为结构有限元模型的单元刚度矩阵，随机假定其损伤因子ai(< 1)，则损伤 后单元刚度矩阵可以用aA来代替，即Kdi=a而，并装配成损伤后结构的总刚度矩阵Kd =2Kdi，由其计算的结构频响函数可以反映其损伤特征。 步骤S3、构造智能算法目标函数。 由随机振动理论可知，结构频响函数H(?)可按式 【权利要求】1. ，其特征在于，包括以下步骤： 实测响应信号并计算其功率谱密度函数； 随机假定初始损伤模型，并计算其频响函数； 构造智能算法目标函数； 优化计算出结构损伤因子，从而诊断出结构损伤。2. 如权利要求1所述的基于功率谱和智能算法的结构损伤诊断方法，其特征在于，所 述初始损伤模型假定过程包括：若I为结构有限元模型的单元刚度矩阵，随机假定其损伤 因子 ai(彡1)，则损伤后单元刚度矩阵可以用来代替，即Kdi= αΛ，并装配成损伤 后结构的总刚度矩阵Kd = ΣΚ&，由其计算的结构频响函数可以反映其损伤特征。【文档编号】G06F19/00GK104239736SQ201410497224【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日 【专利技术者】邹万杰, 章云霞, 郭昭君 申请人:广西科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于功率谱和智能算法的结构损伤诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：实测响应信号并计算其功率谱密度函数；随机假定初始损伤模型，并计算其频响函数；构造智能算法目标函数；优化计算出结构损伤因子，从而诊断出结构损伤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹万杰，章云霞，郭昭君，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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