一种基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，包括以下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
一种基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法


[0001]本专利技术涉及机场工程
，具体来讲是一种基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法
。

技术介绍

[0002]跑道为机场最重要的基础设施，其结构状态将直接影响跑道运行安全和效率
。
传统手段主要利用落锤式弯沉仪
HWD
进行道面检测，采用静力假设反演道面板弹性模量
、
道基顶面反应模量等参数来评价跑道结构性能
。
该方法主要基于静力学理论，且激励荷载为标准荷载，与实际飞机动力作用不匹配
。
此外，该方法检测频率低，通常为
10
年7次，属于事后反馈，无法做到实时预警，难以适应飞机
‑
跑道相互作用的瞬态性
。
因此，为准确反映在真实荷载作用下跑道结构的动力特性，需对跑道系统动力学展开深入研究
。
其中，模态参数作为系统动力学的关键参数，能从整体上反映跑道结构的动力学性能，如固有自振频率可以评估结构整体刚度大小
、
阻尼比可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1.
应变数据采集与储存；步骤
S2.
确定经过应变计的飞机起落架轮轴实时位置；步骤
S3.
确定应变计测点处的飞机竖向等效荷载；构建节点自重荷载时程曲线
U
f
(K)
；步骤
S4.
应变感知数据预处理；得到包含有效峰值信息的应变时程曲线；步骤
S5.
消除荷载对模态参数识别的影响；依据确定子空间投影理论，利用已得到包含有效峰值信息的应变时程曲线知确定性输入即节点飞机等效荷载构造正交投影矩阵
P(K):P(K)
＝1‑
U
f
(K)
T
(U
f
(K)U
f
(K)
T
)
‑1U
f
(K)
进而将包含有效峰值信息的应变时程曲线与投影矩阵作乘积，将动态应变投影到与飞机自重荷载无关的子空间，消除飞机自重荷载对动态应变的影响；步骤
S6.
跑道结构应变模态参数计算
。2.
如权利要求1所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S1
中，动态应变计采集的数据通过光纤可远距离稳定传输至灯光主站，保存在主机内
。3.
如权利要求2所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S1
中，所述动态应变计的采集频率为
2500Hz。4.
如权利要求1所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S2
中，结合智能跑道的激光轮迹仪实时识别飞机的荷载信息，进而根据动应变测点的时刻
、
起落架构型
、
计算速度确定起落架轮轴各时刻的位置
。5.
如权利要求4所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S2
中，所述飞机的荷载信息包括飞机机型
、
速度
、
起降方向
。6.
如权利要求1所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S3
中，根据飞机轮轴实时位置和自重，依据有限元理论将道面板划分为
C3D20
实体单元，各单元节点数为
20
；从而将飞机自重荷载平均分配至各单元节点处，构建节点自重荷载时程曲线
U
f
(K)。7.
如权利要求1所述的基于应变感知的跑道结构模态参数提取方法，其特征在于：步骤
S4
中，通过
Butterworth
低通滤波算法剔除测量噪声：
(1)
利用
Butter
函数计算滤波器的分子
、
分母多项式：
[a
，
b]
＝
butter(N
，
w
c
)
式中，
b、a
分别为滤波器的分子
、
分母多项式；
N
为滤波器阶数，常取为3；
w
c
为截止频率，常取5～
10Hz
；
(2)
原始应变时程曲线作为输入进行
Butterworth
滤波，得到滤波后包含有效峰值信息的应变时程曲线
Y
p
(K)

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诗福，李沛霖，凌建明，侯天新，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：