[发明专利]振型加权模态柔度的梁结构损伤识别方法

摘要

本发明公开了一种振型加权模态柔度的梁结构损伤识别方法，步骤如下：通过模态测试分别获得梁结构损伤前、后的频率和振型；由损伤前、后的频率和振型计算振型曲率符号函数加权损伤指标，进行结构损伤定位；根据损伤前、后振型曲率符号函数加权损伤指标的相对变化计算梁结构节点损伤程度，进而计算得到单元损伤程度。本发明能有效的对梁结构进行单损伤、多损伤工况的损伤定位，提出的静定结构和超静定结构下相应指标损伤程度的计算方法，能较精确的进行损伤程度识别，较好的克服了现有模态柔度曲率类指标不能进行损伤程度识别的不足，可应用于梁结构的无损检测与损伤程度评估。

主权项

1.一种振型加权模态柔度的梁结构损伤识别方法，其特征在于包括如下步骤：(1)通过模态测试分别获得梁结构损伤前、后的频率和振型；(2)由损伤前、后的频率和振型计算振型曲率符号函数加权损伤指标，进行结构损伤定位；(3)根据损伤前、后振型曲率符号函数加权损伤指标的相对变化计算梁结构节点损伤程度，进而计算得到单元损伤程度；步骤(1)中，模态测试采用可测激励的方法，直接测得关于质量矩阵归一化的振型，或者采用仅测量输出的方法并通过梁结构的有限元模型建立质量矩阵，将振型对质量矩阵归一化后，可得到利用频率和振型表示的模态柔度矩阵MF：其中，Φ＝[φ₁,φ₂,…,φ_m]为振型矩阵，m为振型阶数，φ_i＝[φ_i1 φ_i2 … φ_in]^T为第i阶振型向量，n为测点数目，为对角矩阵，ω_i为第i阶圆频率；步骤(2)中，梁结构振型曲率符号函数加权损伤定位指标MFCAD计算公式如下：其中，m为振型阶数，φ_i＝[φ_i1 φ_i2 … φ_in]^T为第i阶振型向量，n为测点数目，φ"_i表示第i阶振型的曲率，ω_i为第i阶圆频率，j为测点号，δl为测点j‑1到测点j的间距与测点j到测点j+1间距的平均值，下标u、d分别表示未损伤状态和损伤状态，Ψ_u、Ψ_d分别表示梁结构损伤前、后的振型曲率符号函数加权柔度矩阵，Ψ＝[Ψ(1) Ψ(2) … Ψ(n)]^T；步骤(3)中，节点损伤程度对静定结构采用如下公式计算：节点损伤程度对于超静定结构，则采用如下公式计算：其中，Ψ_u(x)、Ψ_d(x)分别表示梁结构损伤前、后x位置的振型曲率符号函数加权柔度矩阵值；步骤(3)中，计算得到的节点损伤程度小于0的值置为0；步骤(3)中，单元损伤程度采用如下公式计算：其中，D_e(x)为x位置单元损伤程度，D_n(x)为x位置节点损伤程度。