一种基于随机共振的泄流结构损伤监测方法

摘要

本发明公开了一种基于随机共振的泄流结构损伤监测方法，首先由布置在结构体内的传感器采集结构健康状态下的振动响应，并按照不同的运行条件分别进行存储；其次，构建波形判断参数和构建损伤指标；最后，对泄流结构进行实时监测，观察其动态振动波形的特性，同时实时计算各统计时段内的波形判断参数，并与相应运行工况下健康结构的指标值进行对比，求得损伤指标，从而判断结构的运行状态。该方法利用在泄流结构上安装传感器的方法进行监测，具有形式简单、施工方便、易于维护、工程造价低的特点；运行时可实现远程控制，在线实时监测拱坝的动态安全指标或离线对数据进行详细分析。

主权项

一种基于随机共振的泄流结构损伤监测方法，其特征在于，按照下述步骤进行： 首先由布置在泄流结构的传感器采集该结构在健康状态下的振动响应，并按照不同水流荷载下的运行条件分别进行存储； 其次，分析采样时段T内，泄流结构在健康状态下的振动波形，初步判断振动响应的类型，即泄流结构在水流荷载下的振动响应属于随机共振响应还是宽带受迫振动响应； 第三，构建波形判断参数C 其中N₁是统计采样时段T内振动响应的极大值的总数；N₂是统计采样时段T内振动响应波形正向穿越零点的总次数，其中振动响应波形以正斜率穿越y＝0时为正向穿越零点； 构建损伤指标η 其中C^u为泄流结构在健康状态和不同水流荷载下的波形判断参数，C^d为泄流结构在相应水流荷载下的波形判断参数； 最后，对泄流结构进行实时监测，观察其动态振动波形的特性，同时实时计算各统计时段T内的C值，并与相应水流荷载运行工况下健康结构的指标值进行对比，求得损伤指标η，当η≥10％时，即可判断泄流结构在水流荷载下出现损伤，从而判断结构的运行状态；其中所述随机共振的定义为，当泄流结构的工作频率位于水流荷载主频带的范围内时，在水流荷载作用下，结构将发生共振现象，其振动响应表现为窄带波形，由于水流荷载是具有一定带宽的低频随机荷载，其能量在时—频域上的分布会不断发生变化，这种共振现象为随机共振。