一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，包括如下步骤：沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价。本发明专利技术构建了一个拉索结构损伤程度评价指标λ，并借助该无量纲的物理量，建立拉索结构损伤程度评价标准，实现拉索损伤的评判。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法
本专利技术涉及桥梁拉索结构损伤评估领域，具体为一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法。
技术介绍
拉索是斜拉桥的重要组成部分，能够将斜拉桥桥跨结构的恒载和荷载的绝大部分或全部传递到塔柱上，是斜拉桥的主要承重结构，也是斜拉桥的生命索，其结构性能将直接影响桥梁安全和使用寿命。然而，由于斜拉索长期承受交变载荷并暴露于自然环境中，特别是大气污染严重地区、水污染严重地区、海滨及海洋环境，索体极易遭受环境腐蚀，从而威胁着整个拉索系统的安全。因此，对拉索结构进行损伤程度评价具有重大科学意义。自20世纪90年代由俄罗斯学者杜波夫(Dubov)提出了“金属磁记忆”(MMM)后，磁记忆技术就很快受到了国内学术界的普遍关注，被引入我国，研究者们不仅对不同金属材料的磁特性做了大量的理论研究和试验研究，而且还让该技术在石油、化工、电力、航空、航天等领域得到了广泛的应用。目前，该技术也逐渐在土木工程结构的无损检测中得到了应用，拉索结构损伤检测就是其中之一，能够借助磁记忆技术对拉索内部损伤(腐蚀、断丝)进行定性判断，但是，利用该技术对损伤程度进行精准的定量评估尚且存在困难，且拉索结构之间本身存在差异性，造成磁信号数值大小的不确定性，影响磁记忆技术在实际工程中的进一步实施。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，所述评价方法构建了一个拉索结构损伤程度评价指标λ，并借助该无量纲的物理量，建立拉索结构损伤程度评价标准，实现拉索损伤的评判。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，包括如下步骤：S1、沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；S2、获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；S3、获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；S4、以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；S5、基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价，所述损伤程度评价指标λ的值越大表明拉索结构腐蚀损伤程度越严重。优选地，位置信息包括长度位置信息及距离信息，其中，以拉索所在直线为横坐标轴，采集磁信号的方向为x轴正方向，记录切向磁信号对应的长度位置；距离信息为采集切向磁信号时，磁传感器距离拉索表面的距离。优选地，S1中，还包括，基于采集的切向磁信号及其对应的长度位置信息绘制长度位置-切向磁信号曲线x-Bx；S2中，最大值位置信息包括最大值长度位置信息x0及最大值距离信息z0，基于长度位置-切向磁信号曲线x-Bx获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值长度位置信息x0，获取切向磁信号最大值Bx0(α)对应的最大值距离信息z0。优选地，最大值位置信息包括最大值长度位置信息x0及最大值距离信息z0，基于长度位置-切向磁信号曲线x-Bx获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值长度位置信息x0，获取切向磁信号最大值Bx0(α)对应的最大值距离信息z0，其中zref＝1cm，zref为距离常量；优选地，所述步骤S5中，建立损伤程度评价指标λ与拉索腐蚀率信息α之间的对应关系：从而根据计算所得的损伤程度评价指标λ，基于上述对应关系确定拉索结构的拉索腐蚀率，进而评价拉索结构的腐蚀损伤程度。优选地，所述步骤S5中，建立损伤程度评价指标λ与腐蚀等级之间的对应关系：从而根据计算所得的损伤程度评价指标λ，基于上述对应关系确定拉索结构的腐蚀等级，进而评价拉索结构的腐蚀损伤程度。综上所述，本专利技术公开了一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，包括如下步骤：沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价，所述损伤程度评价指标λ的值越大表明拉索结构腐蚀损伤程度越严重。本专利技术构建了一个拉索结构损伤程度评价指标λ，并借助该无量纲的物理量，建立拉索结构损伤程度评价标准，实现拉索损伤的评判。附图说明为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术公开的一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法的流程图；图2为本专利技术公开的长度位置-切向磁信号曲线x-Bx图3为拉索不同损伤程度下(α2>α1)切向漏磁场分布曲线；图4为基于磁偶极子模型的拉索结构腐蚀后切向漏磁场模型及理论曲线；图5为拉索损伤评价指标修正示意图；图6为采用本专利技术公开的方法进行试验的试验准确率统计图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术公开了一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，包括如下步骤：S1、沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；对于磁信号的采集，可以采用拉索检测机器人实施，拉索检测机器人为现有技术在此不再赘述。S2、获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；S3、获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；在拉索安装完成后，可采用拉索检测机器人及磁传感器采集拉索的初始切向磁信号及环境磁场并进行记录存储。S4、以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；S5、基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价，所述损伤程度评价指标λ的值越大表明拉索结构腐蚀损伤程度越严重。本专利技术构建了一个拉索结构损伤程度评价指标λ，并借助该无量纲的物理量，建立拉索结构损伤程度评价标准，实现拉索损伤的评判。具体实施时，位置信息包括长度位置信息及距离信息，其中，以拉索所在直线为横坐标轴，采集磁信号的方向为x轴正方向，记录切向磁信号对应的长度位置；距离信息为采集切向磁信号时，磁传感器距离拉索表面的距离。具体实施时，S1中，还包括，基于采集的切向磁信号及其对应的长度位置信息绘制长度位置-切向磁信号曲线x-Bx；S2中，最大值位置信息包括最大值长度位置信息x0及最大值距离信息z0，基于长度位置-切向磁信号曲线x-Bx获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值长度位置信息x0，获取切向磁信号最大值Bx0(α)对应的最大值距离信息z0。如图2所示，切向磁信号最大值Bx0(a)对应的点的坐标为x0，与拉索索体表面的距离为z0，拉索结构的测试磁场信号其实是多个磁场叠加的结果，首先地球是一个巨大的磁铁，将产生微弱的地磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；S2、获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；S3、获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；S4、以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；S5、基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价，所述损伤程度评价指标λ的值越大表明拉索结构腐蚀损伤程度越严重。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、沿拉索长度方向进行磁信号采集，记录切向磁信号及切向磁信号对应的位置信息；S2、获取切向磁信号最大值Bx0(α)及其对应的最大值位置信息；S3、获取最大值位置信息对应的拉索安装完成时的初始切向磁信号Bx0(0)及环境磁场Bx0'；S4、以切向磁信号最大值Bx0(α)与初始切向磁信号Bx0(0)的差值作为正相关参数、以初始切向磁信号Bx0(0)与环境磁场Bx0'的差值作为负相关参数，计算拉索结构损伤程度评价指标λ；S5、基于所述损伤程度评价指标λ对拉索结构腐蚀损伤程度进行评价，所述损伤程度评价指标λ的值越大表明拉索结构腐蚀损伤程度越严重。2.如权利要求1所述的基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，其特征在于，位置信息包括长度位置信息及距离信息，其中，以拉索所在直线为横坐标轴，采集磁信号的方向为x轴正方向，记录切向磁信号对应的长度位置；距离信息为采集切向磁信号时，磁传感器距离拉索表面的距离。3.如权利要求1所述的基于磁记忆信号的拉索结构损伤程度评价方法，其特征在于，S1中，还包括，基于采集的切向磁信号及其对应的长度位置信息绘制长度位置-切向磁信号曲线x-Bx；S2中，最大值位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪，夏润川，周建庭，马虎，周应新，廖棱，杨俊，辛景舟，黎小刚，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50