[发明专利]一种基于虚拟派生结构的损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于虚拟派生结构的损伤识别方法，其特征在于：包括以下步骤：首先，由有限元软件建立待测结构（又称为源结构）未损伤状态下的有限元模型；其次，由模态测试系统测量获得源结构振动的前几阶模态（即特征频率及相应的振型）数据，需要测量的模态阶数根据结构的复杂程度、测量仪器的精度和测试现场条件来综合考虑确定；然后，以源结构为基础构造一系列的虚拟派生结构并计算出相应的特征频率参数；最后，综合源结构和所有虚拟派生结构的特征频率，通过混合频率灵敏度诊断程序，得出包括损伤位置及程度的源结构损伤识别结果；

所述模态测试系统包括一台无线数据采集仪、多个无线传感器和一套模态分析软件，由模态测试系统测量获得源结构振动的前几阶特征频率及相应的振型数据；其中无线传感器布置于待测结构中容易发生损伤的部位，无线传感器的数量                                                可按公式来确定，其中为有限元模型中单元的总数，为测量的特征频率的个数。

2.如权利要求1所述的一种基于虚拟派生结构的损伤识别方法，其特征在于：所述前几阶模态数据，是指前4~10阶之间模态数据。

3.如权利要求1或2所述的一种基于虚拟派生结构的损伤识别方法，其特征在于：所述虚拟派生结构可以通过在源结构上虚拟布置质量或刚度的办法获得，虚拟质量或刚度的布置位置为无线传感器所在的位置，可以单独布置也可以组合布置，虚拟质量或刚度的大小一般取为源结构未损伤状态下有限元模型中质量矩阵或刚度矩阵对应于传感器位置处数值的10%~15%；采用不同的虚拟布置方案便可以获得一系列的虚拟派生结构，所能构造的虚拟派生结构的总数和传感器的数量之间的关系为；虚拟派生结构构造好以后，再采用一阶频率灵敏度公式来计算获得虚拟派生结构的前几阶特征频率参数。

4.如权利要求1或2所述的一种基于虚拟派生结构的损伤识别方法，其特征在于：所述混合灵敏度诊断程序，包括以下步骤：首先，根据源结构和虚拟派生结构未损伤状态下的有限元模型，分别计算出未损伤状态下源结构和虚拟派生结构的前阶特征频率以及相应的一阶频率灵敏度；然后将测量所得的源结构前阶特征频率和各虚拟派生结构的前阶特征频率综合在一起，列出损伤前后频率变化量的一阶灵敏度方程，通过广义逆技术求解出所有的未知损伤参数；最后通过直方图等形式将计算所得的损伤参数输出即可准确识别出源结构的损伤位置及程度。