非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法技术

本发明专利技术公开了一种非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，所述方法采用无损伤状态下的桥梁结构响应数据构建结构损伤诊断指标，对非线性相关的结构损伤诊断指标，采用非线性窄域特征判别因子判定是否具备非线性窄域特征。对不具备非线性窄域特征的结构损伤诊断指标，采用局部切空间排列法，建立结构损伤诊断指标的主要特征坐标矩阵，利用局部切空间排列法的逆运算，建立结构损伤诊断指标的重构指标。本发明专利技术解决复杂环境影响下非线性相关的结构损伤诊断指标不具备非线性窄域特征，导致损伤诊断指标分段线性化准确性低的缺点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法


[0001]本专利技术属于桥梁结构损伤诊断领域，涉及一种非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法。

技术介绍

[0002]桥梁结构强大的跨越能力缩短了交通里程，优化了路网建设，提高了交通运输的效率，在道路运输网络和铁路运输网络中都承担重要角色。交通运输网络的安全运营是保障国家经济发展的关键，因此，桥梁结构的运营安全是至关重要的。由于桥梁建设位置的特殊性，桥梁结构通常位于复杂恶劣的环境中，温度、风速、湿度等自然环境因素直接影响着桥梁结构运营状态，并且干扰桥梁结构损伤识别的准确性。为有效识别出桥梁结构损伤，必须剔除结构损伤诊断指标中的环境因素影响，才能提高桥梁结构损伤识别的准确性。
[0003]桥梁结构往往处于多次超静定结构，多重环境因素的影响使得桥梁结构响应表现出非线性相关关系，从而导致应用于损伤识别的结构损伤诊断指标也表现为非线性相关。在众多解决环境影响下结构损伤诊断指标为非线性相关时的损伤识别方法中，基于结构损伤诊断指标非线性窄域特征的桥梁结构损伤识别方法充分利用了结构损伤诊断指标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一：采集桥梁结构在无损伤状态下的结构响应数据，建立参考状态的桥梁结构损伤诊断指标；步骤二：利用步骤一所得的结构损伤诊断指标，绘制两个不同指标在二维欧式空间的分布图，判断结构损伤诊断指标是否存在非线性相关关系；步骤三：若对步骤二判定结构损伤诊断指标具备非线性相关关系，则根据非线性窄域特征的定义，建立结构损伤诊断指标的非线性窄域特征判别因子，判断结构损伤诊断指标是否具备非线性窄域特征；若判定结构损伤诊断指标不具备非线性相关关系，则不需要进行重构处理；步骤四：若对步骤三判定结构损伤诊断指标不具备非线性窄域特征，则采用局部切空间排列法提取结构损伤诊断指标的主要特征坐标矩阵；若判定结构损伤诊断指标具备非线性窄域特征，则不需要进行重构处理；步骤五：利用步骤四所得的主要特征坐标矩阵，根据局部切空间排列法的逆运算，建立结构损伤诊断指标的重构指标；步骤六：对步骤五所得的结构损伤诊断指标的重构指标，根据非线性窄域特征的定义，构建重构指标的非线性窄域特征判别因子，并判断重构指标是否具备非线性窄域特征；步骤七：若步骤六判定重构指标不具备非线性窄域特征，则重复步骤四至步骤五，再次对重构指标进行重构，若判定重构指标具备非线性窄域特征，则得到非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法作用下结构损伤诊断指标的重构指标。2.根据权利要求1所述的非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，其特征在于所述步骤一中，建立参考状态的桥梁结构损伤诊断指标的具体步骤如下：步骤一一：设桥梁结构响应数据矩阵为W1＝[ω1,ω2,
…
,ω
k
](ω1,ω2,
…
,ω
k
∈R
m
×1)，k为监测数据样本数，m为测点数，ω为每个监测时刻下的结构响应数据向量，该结构响应数据矩阵包含结构加速度数据、应变数据、位移数据；步骤一二：利用随机子空间法对桥梁结构的加速度数据进行模态分析，利用所得的频率数据作为模态参数的结构损伤诊断指标；步骤一三：利用低通滤波器和重采样技术对应变数据进行分析，建立应变响应的结构损伤诊断指标；步骤一四：利用低通滤波器和重采样技术对位移数据进行分析，建立位移响应的结构损伤诊断指标。3.根据权利要求1所述的非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，其特征在于所述步骤二中，判断结构损伤诊断指标是否存在非线性相关关系的具体步骤如下：步骤二一：利用同一种类的结构损伤诊断指标，将该指标的不同维度间进行两两组合，在二维欧式空间内绘制两个不同维度结构损伤诊断指标的分布图；步骤二二：根据步骤二一所得的结构损伤诊断指标的分布图，判断这些图中是否存在沿曲线趋势分布的分布特征，若存在沿曲线趋势分布的分布特征，则结构损伤诊断指标为非线性相关关系，若不存在沿曲线趋势分布的分布特征，则结构损伤诊断指标为线性相关关系。
4.根据权利要求1所述的非线性相关结构损伤诊断指标的局部切空间重构方法，其特征在于所述步骤三中，建立结构损伤诊断指标的非线性窄域特征判别因子，判断结构损伤诊断指标是否具备非线性窄域特征的具体步骤如下：步骤三一：给定非线性相关的结构损伤诊断指标n为结构损伤诊断指标维数，利用k均值聚类方法将与聚类为p、q个类别，则第i维结构损伤诊断指标的互信息计算公式为：式中，P
d
(k)为在p个聚类划分中的边缘概率分布，P
ind
(j)为在q个聚类划分中的边缘概率分布，P(jk)为Φ在p
×
q个聚类分类下的联合概率分布；步骤三二：对第i维结构损伤诊断指标的互信息进行标准化处理，建立损伤诊断指标的结构非线性窄域特征判别因子ρ：步骤三三：判定结构损伤诊断指标的非线性窄域特征，若ρ≥0.7，则判定该结构损伤诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，杨昌熙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：