[发明专利]一种基于残余力向量的区间损伤识别方法

说明书

本发明涉及不确定性结构损伤识别方法领域，特别涉及一种基于残余力向量的区间损伤识别方法，实现步骤如下：步骤(1)：进行结构损伤对各个阶次模态信息的灵敏度分析，挑选对结构损伤的模态阶次作为结构损伤识别的基础；步骤(2)：建立结构损伤因子(单元刚度系数)对残余力向量之间的映射关系：其中，Δα为单元损伤参数向量，为采用局部测点模态信息得到后的残余力向量，S^R为单元损伤参数向量与残余力向量之间的灵敏度矩阵；步骤(3)：利用灰色数学理论对多组结构模态测试结果进行定量化分析，得到模态振型和模态频率的区间边界。

技术领域

本发明涉及不确定性结构损伤识别方法领域，特别涉及一种基于残余力向量的区间损伤识别方法。

背景技术

残余力向量方法是一种能够利用模态信息的快捷的结构损伤识别方法，利用损伤前后的模态信息可以对结构的损伤情况进行快速的识别。

在实际损伤识别的工程应用中，实测的模态信息往往存在着误差，这样会对结构损伤识别结果造成不利的影响，利用概率方法和模糊方法可以对测量不确定性进行量化表征，对损伤识别结果的不确定性进行精细化描述。但是在贫信息、少数据的条件下无法得到模态测试信息精确的概率分布，因此得到的损伤识别结果缺乏客观性。区间方法可以利用少量数据样本即可得到不确定性的量化结果，可以作为概率方法的有效补充，对结构损伤识别结果的不确定性进行精细化的量化。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种基于残余力向量的区间损伤识别方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种基于残余力向量的区间损伤识别方法，实现步骤如下：

步骤(1)：进行结构损伤对各个阶次模态信息的灵敏度分析，挑选对结构损伤的模态阶次作为结构损伤识别的基础；

步骤(2)：建立结构损伤因子(单元刚度系数)对残余力向量之间的映射关系：

其中，Δα为单元损伤参数向量，为采用局部测点模态信息得到后的残余力向量，S^R为单元损伤参数向量与残余力向量之间的灵敏度矩阵；

步骤(3)：利用灰色数学理论对多组结构模态测试结果进行定量化分析，得到模态振型和模态频率的区间边界，模态频率和振型区间参数可以表示为：

其中“I”表示区间数或区间向量；“_”代表区间数的上界和下界；为了简化起见，模态频率和振型的不确定性参数可以表示为向量：

其中i＝1,2,...,n，n为系统中存在的不确定参数的个数；

步骤(4)：采用二阶泰勒展开对参数的上下界进行估计：

步骤(5)：基于两步模型修正方法分别对损伤结构各个单元的损伤参数和未损伤单元的损伤参数进行求解，得到两种状态下损伤参数的区间值，以未损伤状态下的损伤参数为基准值来衡量损伤状态下的各个单元的损伤情况，从而消除初始建模时的误差影响；

步骤(6)：定义结构单元刚度折减系数来量化单元的损伤程度：

其中α_ui代表未损伤结构第i个单元的刚度系数，α_di代表损伤结构第i个单元的刚度系数；