[发明专利]一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤；

(1)通过数值模拟或动力特性模型试验测量获得梁损伤前、后的一阶位移振型；

(2)对梁损伤前、后的一阶位移振型，采用中心差分法求得梁损伤前、后的一阶曲率模态；

(3)选用bior6.8小波函数对损伤前、后的一阶曲率模态进行三层离散小波变换，获得损伤前、后的高频小波系数，并作差得到小波系数差；

(4)绘制小波系数差变化曲线，根据小波系数差的突变对梁裂缝位置进行精准定位，并用小波系数差的数值大小估计裂缝损伤程度；

即小波系数差指标与损伤程度的关系为：

y＝1.088×10^-3x²+1.475×10^-2x+6.97×10^-2 (1)

其中：x为损伤程度；y为小波系数差损伤指标。

2.根据权利要求1所述的一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在数值模拟中，通过材性试验确定梁模型的基本参数，基本参数包括弹性模量、泊松比、密度、剪切模量，建立损伤前、后梁有限元模型，通过模态分析求得损伤前、后梁一阶位移振型；

在动力特性模型试验中，首先确定梁划分份数，其次根据加速度传感器数量确定模态试验方法，最后选定具体模式试验方法对梁进行模态试验，求得损伤前、后梁一阶位移振型。

3.根据权利要求2所述的一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，所述的有限元模型、动力特性模型为实际梁结构模型。

4.根据权利要求2所述的一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，所述的梁动力特性模型试验中，模态试验方法主要分为单参考点锤击技术和多参考点锤击技术，其中单参考点锤击技术又分为力锤固定和力锤移动两种方式。

5.根据权利要求2所述的一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，所述的梁动力特性模型试验中，梁测点数目不少于9个，并且损伤前后测点位置布置相同。

6.根据权利要求2所述的一种基于曲率模态和离散小波变换的梁构件损伤识别方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对梁损伤前、后位移振型采用中心差分法，对位移振型二次求导，求得梁损伤前、后一阶曲率模态公式如下：

其中，φ_iu”(j)为无损状态下结构第i阶模态在j节点或试验测点处的曲率模态值；φ_id”(j)为有损状态下结构第i阶模态在j节点或试验测点处的曲率模态值；φ_i^u(j-1)为无损状态下结构第i阶模态在j-1节点或试验测点处的振型值；φ_i^u(j+1)为无损状态下结构第i阶模态在j+1节点或试验测点处的振型值；φ_i^u(j)为无损状态下结构第i阶模态在j节点或试验测点处的振型值；φ_i^d(j-1)为有损状态下结构第i阶模态在j-1节点或试验测点处的振型值；φ_i^u(j+1)为有损状态下结构第i阶模态在j+1节点或试验测点处的振型值；φ_i^u(j)为有损状态下结构第i阶模态在j节点或试验测点处的振型值；l为相邻节点或试验测点的距离。节点表示为在有限元网格划分中单元之间的距离；试验测点表示两个加速度传感器直接的距离。