【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构损伤检测，特别是涉及一种地铁衬砌损伤量化识别的方法。
技术介绍
1、地铁管片结构受地下水和振动等因素的影响，容易出现开裂和错台等问题，给地铁正常运营带来了风险。从地铁管片振动特性的变化中识别管片损伤具有重要的实用价值。
2、对于结构损伤识别方法研究，目前在机械和桥梁工程中应用较多，不论是经典的模态分析还是最新的信号分析理论，大多都以结构模态参数作为对损伤敏感的特征，对结构进行快速而有效的损伤识别才是关键。由于信号分析需要大量的实测损伤特征数据，计算也要相当的时间和成本，目前在应用上存在局限性。而模态分析发展较为成熟，不仅在结构性能评价、故障诊断和状态监测方面应用研究活跃，还在各个工程领域得到应用。
3、因此，亟需结合模态分析方法，提出一种地铁衬砌损伤量化识别的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种地铁衬砌损伤量化识别的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种地铁衬砌损伤量化识别的方法，包括以下步骤：
3、布设地铁衬砌的实验结构，并通过振动系统进行载荷激振，获取测点的激励幅值；
4、基于所述激励幅值，进行参数识别以及快速傅氏变换转换，获得测点的频响函数；
5、对所述频响函数进行参数识别，获得测点的频响函数有理分式、模态频率、模态阵型以及曲率模态，进而对地铁衬砌进行损伤识别。
6、可选地，所述实验结构的布设过程包括：选取模型箱，在所述
7、可选地，进行载荷激振的过程包括：将激振器及固定钢支架与模型箱进行组装，并将激振器的撞杆朝下推至预设激振位置，再调节固定钢支架的高度使撞杆和地铁衬砌管片仰拱接触；然后通过振动系统发布振动信号，经过信号方法处理后传输到激振器进行载荷激振。
8、可选地，获取测点的激励幅值的过程包括：预设若干个测点位置并粘贴磁片，在传感器底部位置安装磁座；然后在载荷激振下，通过变换传感器位置获取每个测点的激励幅值。
9、可选地，获得测点的频响函数的过程包括：在简谐激励下，基于质量、粘性阻尼系数和刚度，构建振动系统的物理参数模型；基于激励幅值和激励频率，获得振动系统的激振力；基于稳态位移响应幅值和稳态响应频率，获得振动系统的稳态位移响应；将所述激振力和稳态位移响应代入到物理参数模型中，获得激励幅值表达式；基于稳态位移响应和激励幅值表达式的比值，获得振动系统的位移频响函数；进而获得在任何激励作用下，测点的频响函数为振动系统的稳态响应与激励的傅氏变换的比值。
10、可选地，获得测点的频响函数有理分式的过程包括：基于质量、粘性阻尼系数和刚度矩阵，构建多自由度系统振动微分方程，对所述多自由度系统振动微分方程作初始条件为零的拉式变换，然后进行特征多项式展开，获得频响函数有理分式：
11、
12、其中，hef(jω)为h(s)的第e行、第f列元素，s＝jω，为拉氏变换域，j为虚数单位，ω为激励频率，α、β为待识别参数。
13、可选地，求解模态频率的过程包括：引入加权误差函数，采用最小二乘法求解频响函数有理分式的待识别参数；然后令所述频响函数有理分式的分母为零，继续对频响函数有理分式进行求解，获得频响函数的极点，基于所述频响函数的极点，获得模态频率。
14、可选地，所述模态阵型的公式如下式所示：
15、{φr}＝[rr1m rr2m … rrnm]t/rrnm
16、
17、其中，rrmn为m点处激励n点响应的传递函数hmn(s)的第r阶留数，s为拉氏变换域，sr为第r阶拉什变换域，{φr}为第r阶模态的归一化模态振型向量。
18、可选地，所述曲率模态的公式如下式所示：
19、
20、其中，为曲率模态，i为结构的第i阶模态，j为结构的节点，l为测点间距。
21、本专利技术的技术效果为：
22、本专利技术针对管片结构的损伤识别与量化问题，引入模态分析的方法，获得频响函数、模态频率、模态阵型以及曲率模态的模态参数，各模态参数具有物理意义、识别速度更快、识别效果更好。
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1.一种地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
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8.根据权利要求1所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的地铁衬砌损伤量化识别的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的地铁衬砌损...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，葛安民，李灵锋，侯蕊，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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