【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构健康监测领域，涉及梁结构无损检测技术，具体涉及一种基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤检测技术。
技术介绍
1、我国桥梁历史源远流长，从早期的简易浮桥到二十一世纪的港珠澳大桥，我国的桥梁建设技术和建设经验均取得了不俗的成绩。然而，随着桥梁建设事业的蓬勃发展和桥梁建设技术的日渐成熟，桥梁在使用过程中的相关病害也日益显现，成为严重影响人民生命财产安全的重要隐患。因此，如何提前预知桥梁结构的实际使用情况，及时判断桥梁结构的损伤位置和损伤程度，进而预估桥梁剩余寿命具有十分重要的研究意义和研究价值。
2、常用的静力参数分析方法有：支座反力、挠度、静力应变以及转角指标等。基于静力参数的损伤识别方法具有测试数据精度高，操作技术简单、成本低等优点。
3、基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别鲜有研究，在实际应用过程中以及理论上仍然存在一定的问题；主要问题有：大部分文献以小损伤为研究对象，而对于大损伤情况则鲜少研究，并且损伤程度定量的精度不理想；多跨梁损伤前、后的挠度曲率不仅在损伤位置产生凸起而且在未损伤位置也不重合，这不仅造成损伤定量误差较大，而且导致了多损伤时不同单元互相影响，因此需要一种调整损伤前、后挠度曲率的新方法；因此需要提出一种针对不同损伤程度和不同梁结构均能够适用的损伤识别方法，而且也要对基本假设进行改进和优化。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种算法简单的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法。其特
2、（1）沿梁结构跨度方向均匀布置竖向位移传感器，对损伤前、后的梁结构分别施加静力荷载，获得梁结构损伤前、后的实测挠度曲线，对超静定梁结构，至少施加两种形式的静力荷载，并获得相应的实测挠度曲线；
3、（2）对损伤前、后的实测挠度曲线求曲率，对静定结构，用荷载比对损伤后的挠度曲率曲线进行调整，对超静定结构，记录挠度曲率曲线的零点位置，用最优匹配法对损伤后的挠度曲率曲线进行调整；
4、（3）用损伤前的挠度曲率与调整后的挠度曲率做差，对静定结构，通过一种荷载作用下的挠度曲率差曲线的突变进行损伤定位，对超静定结构，通过多种荷载作用下的挠度曲率差曲线的突变综合进行损伤定位；
5、（4）通过损伤前的挠度曲率与调整后的挠度曲率，计算单元挠度曲线应变能，采用基于静力荷载挠度曲线应变能法根据单元位置，按铰支边单元和自由边单元、铰支和自由边单元过渡单元、固支边单元、固支过渡单元、中间单元分别进行损伤程度定量，对超静定结构，若某种荷载作用下的挠度曲率曲线的零点位置损伤，采用其他荷载作用下的挠度曲线的损伤程度定量结果。
6、具体的，步骤（1）中，测试挠度曲线时，结构损伤前和损伤后的挠度测点位置布置相同，测点数目不少于6个。
7、具体的，步骤（2）中，挠度曲率通过中心差分计算：
8、；
9、式中，w为挠度，下标j为测点号，ε为j-1测点到j测点的间距与j测点到j+1测点间距的平均值，两端测点时，n为测点数量。
10、具体的，步骤（2）中，荷载比λ的计算公式如下：
11、；
12、式中，p1为损伤前梁结构施加的静力荷载，p2为损伤后的梁结构施加的静力荷载；为方便计算，可对损伤前、后梁结构施加相同的静力荷载；
13、采用荷载比λ对梁结构损伤后的挠度曲率进行调整，得到调整后的挠度曲率，计算如下：
14、。
15、具体的，步骤（2）中，最优匹配法的步骤如下：
16、a）计算挠度曲率比δ，δ为梁结构损伤前的挠度曲率w＂除以损伤后的挠度曲率，计算公式如下：
17、；
18、b）对计算得到的挠度曲率比δ进行双平方多项式拟合，拟合时以突变位置进行分段拟合，突变位置的第一个突变点作为前一个分段的结束点，第二个突变点作为后一个分段的开始点，通过拟合后得到最优匹配函数f(n)；
19、c）采用最优匹配函数f(n)对梁结构损伤后的挠度曲率进行调整，得到调整后的挠度曲率，计算如下：
20、。
21、具体的，步骤（3）中，挠度曲率差的损伤定位指标为：
22、；
23、；
24、式中，dij为第j测点处的挠度曲率差损伤定位指标；为第j测点处梁结构损伤前的挠度曲率，为第j测点处梁结构损伤后经过调整后的挠度曲率，n为测点数目，第1测点布置于梁结构一端，第n测点布置于梁结构另一端，测点序号连续，从1到n依次增加，梁两端测点。
25、具体的，步骤（4）中，单元挠度曲线应变能计算方法如下：
26、；
27、；
28、式中，表示第j测点处梁结构损伤前的挠度曲率，表示第j测点处梁结构损伤后经过调整后的挠度曲率，表示第j单元的未损挠度曲线应变能，表示第j单元的损伤挠度曲线应变能，n-1为单元数量；
29、此外，为了方便计算边单元的损伤程度，插值计算0单元和n单元的单元挠度曲线应变能、、、。
30、具体的，步骤（4）中，基于静力荷载挠度曲线应变能法损伤程度定量采用迭代法计算如下：
31、1）梁结构铰支边单元和自由边单元的损伤程度计算方法为：
32、a）1单元：
33、；
34、；
35、；
36、；
37、式中，m表示迭代次数，是从1开始的正整数，m为1表示第一次迭代计算，de1m为迭代第m次时1单元的损伤程度，、分别为迭代第m次时铰支或自由边单元相关的两个权值，de10为1单元损伤程度迭代计算时损伤程度的初值；
38、b）n-1单元：
39、；
40、；
41、；
42、；
43、2）梁结构铰支和自由边单元的过渡单元损伤程度计算方法为：
44、；
45、；
46、；
47、；
48、式中，dejm为迭代第m次时j单元的损伤程度，j=2或者j=n-2，、分别为迭代第m次时铰支和自由过渡单元相关的两个权值，dej0为j单元损伤程度迭代计算时损伤程度的初值；
49、3）梁结构固支边单元的损伤程度计算方法为：
50、a）1单元：
51、；
52、；
53、；
54、；
55、式中，m表示迭代次数，是从1开始的正整数，m为1表示第一次迭代计算，为迭代第m次时1单元的损伤程度，、分别为迭代第m次时固支边单元相关的两个权值，de10为1单元损伤程度迭代计算时损伤程度的初值；
56、b）n-1单元：
57、；
58、；
59、；
60、；
61、4）固支过渡单元的损伤程度计算方法为：
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，测试挠度曲线时，结构损伤前和损伤后的挠度测点位置布置相同，测点数目不少于6个。
3.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，挠度曲率通过中心差分计算：
4.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，荷载比λ的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，最优匹配法的步骤如下：
6.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（3）中，挠度曲率差的损伤定位指标为：
7.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，单元挠度曲线
8.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，基于静力荷载挠度曲线应变能法损伤程度定量采用迭代法计算如下：
9.根据权利要求7所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：采用线性插值计算0单元和单元的单元挠度曲线应变能、、、，即：
10.根据权利要求8所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：迭代过程中单元的损伤程度Dejm，1≤j≤n-1，收敛很快，迭代次数可取5次，即采用m=5的结果做最终的单元损伤程度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，测试挠度曲线时，结构损伤前和损伤后的挠度测点位置布置相同，测点数目不少于6个。
3.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，挠度曲率通过中心差分计算：
4.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，荷载比λ的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构损伤识别方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，最优匹配法的步骤如下：
6.根据权利要求1所述的基于静力荷载挠度曲线应变能法的梁结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛华，蔡祎璞，张学兵，秦付倩，刘荣凯，康振兴，周锦睿，彭海龙，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。