一種風(fēng)荷載的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及±木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種風(fēng)荷載的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前基于振動(dòng)信號(hào)的±木工程損傷識(shí)別技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外廣大科研者的認(rèn)可，由于 信號(hào)的獲取較容易，通常只需要簡(jiǎn)單儀器就能獲取，并且處理起來比較方便，因此受到了廣 泛應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面，損傷識(shí)別技術(shù)一直都是困擾世界各國(guó)工程師的一個(gè)難題，而 且是一個(gè)必須攻克的核屯、問題，損傷識(shí)別技術(shù)直接影響結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的發(fā)展。當(dāng)前損傷診 斷技術(shù)還不太完善，一些識(shí)別技術(shù)無法很好地識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷，也無法很好地評(píng)估結(jié)構(gòu)的 運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，離實(shí)用性還有很長(zhǎng)的一段路要走?；谡駝?dòng)信號(hào)的損傷識(shí)別技術(shù)具有廣泛的研 究前景，其現(xiàn)實(shí)價(jià)值不可估量，它設(shè)及到了很多的理論知識(shí)，包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論、隨機(jī)振 動(dòng)理論、遺傳算法理論、頻響函數(shù)理論、殘余力向量法理論、信息科學(xué)理論等一系列科學(xué)知 識(shí)，同時(shí)控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、系統(tǒng)論在損傷識(shí)別中都有廣泛的應(yīng)用，因此 結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)擁有強(qiáng)大的理論背景。
[0003] 判斷±木工程結(jié)構(gòu)是否存在損壞，該是健康監(jiān)測(cè)的第一步，也決定了接下來工作 的方向。確定結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷后，接下來是要找到損傷發(fā)生的具體位置，該是損傷識(shí)別技術(shù)中 重點(diǎn)要研究的問題之一，也是研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)問題。知道了具體的損傷位置，然后評(píng)估結(jié) 構(gòu)的損傷嚴(yán)重程度，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康診斷的目的就是要知道結(jié)構(gòu)損傷的嚴(yán)重程度，它為結(jié) 構(gòu)加固，維修和使用提供了依據(jù)，最后對(duì)工程結(jié)構(gòu)剩余使用年限進(jìn)行預(yù)測(cè)。近100年來結(jié)構(gòu) 健康診斷技術(shù)取得了一些重大成績(jī)，20世紀(jì)中葉主要W目測(cè)來檢查識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷，剛開 始主要應(yīng)用于檢測(cè)橋梁工程的安全。對(duì)于海洋平臺(tái)而言，其損傷監(jiān)測(cè)研究開始于70年代， 目前國(guó)內(nèi)外取得了一些重要的研究成果，70年代至今，結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)逐漸趨于完善，知 識(shí)工程的應(yīng)用等把結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)推向了智能化和信息化。雖然結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)逐 漸趨向了信息化和智能化，但人工檢測(cè)仍然是當(dāng)前主要的診斷方法，如局部法、目測(cè)法等方 法，此類方法不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷，具有諸多缺點(diǎn)，因此應(yīng)用起來具有較大局限。 例如美國(guó)姥島大橋裂紋被發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)發(fā)展了 3天，因未第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)裂紋而造成了重大經(jīng) 濟(jì)損失，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)的一些隱蔽部位和一些無法接近的部位，人工檢測(cè)尚無法識(shí)別，該也 是其缺陷之一。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在可靠性低、操作過程復(fù) 雜和成本高等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種風(fēng)荷載的處理方法，W實(shí)現(xiàn)可靠性 高、操作過程簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種風(fēng)荷載的處理方法，包括：
[0007] (1)采用峰值法，當(dāng)外界激勵(lì)為零的均值白噪聲時(shí)，有
[000引 E[u(t)] = 0，Ru(t) = E[u(t+T)uT(t)] = Ru5 (T) (2-24)
[0009] 對(duì)于Ru它是一個(gè)常數(shù)矩陣，故輸入激勵(lì)譜函數(shù)是
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)荷載的處理方法，其特征在于，包括： ⑴采用峰值法，當(dāng)外界激勵(lì)為零的均值白噪聲時(shí)，有 E [ u ( t ) ] = O , Ru ( τ ) = E[u(t + τ )uT(t)] = Ru δ ( τ ) (2-24) 對(duì)于Ru它是一個(gè)常數(shù)矩陣，故輸入激勵(lì)譜函數(shù)是
(2-25) 對(duì)于觀測(cè)信號(hào)其譜函數(shù)是
(2-26) 其中，結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)是H(S)，根據(jù)結(jié)構(gòu)空間方程拉普拉斯變換得到
其中，觀測(cè)信號(hào)拉晉拉斯變換變換為Y(S)，輸入激勵(lì)拉晉拉斯變換為U(S)，把結(jié)構(gòu)傳 遞函數(shù)化為極點(diǎn)和留數(shù)可得
其中，1> J和{/9是所對(duì)應(yīng)矩陣列矢量。分別表示對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型矢量和參與系數(shù)， 由（2-28)和（2-26)可以得
根據(jù)（2-29)可知，對(duì)于s
時(shí)，有Sy (s)取得極值； ⑵對(duì)于各階模態(tài)，如果它們的間距比較大，那么，對(duì)于每個(gè)模態(tài)頻率都有一個(gè)幅值譜與 之對(duì)應(yīng)，而且這些幅值譜都取到峰值； 若系統(tǒng)阻尼較低，即s = j?t;對(duì)于模態(tài)稀疏、單個(gè)模態(tài)占主要作用的系統(tǒng)可得
其中I
為復(fù)模態(tài)因子，對(duì)于阻尼用半功率法求得
(2-31)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)荷載的處理方法，包括：⑴采用峰值法，當(dāng)外界激勵(lì)為零的均值白噪聲時(shí)，獲取觀測(cè)信號(hào)；⑵對(duì)于各階模態(tài)，如果它們的間距比較大，那么，對(duì)于每個(gè)模態(tài)頻率都有一個(gè)幅值譜與之對(duì)應(yīng)，而且這些幅值譜都取到峰值。本發(fā)明所述風(fēng)荷載的處理方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、操作過程復(fù)雜和成本高等缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、操作過程簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01H17-00, G06F19-00
【公開號(hào)】CN104537213
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410773780
【發(fā)明人】鄒萬杰, 陸國(guó)東
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日