一种提高随机损伤定位向量法监测结果准确性的方法

摘要

本发明公开了一种提高随机损伤定位向量法监测结果准确性的方法，涉及到SDLV法定位效果的改进，属于结构健康监测技术领域。其特征是，在SDLV法的步骤中增加一个选择观测矩阵C的步骤从而可获得更准确的定位结果；具体如下：从SDLV法的核心入手分析不同测点数比例时C矩阵的选择与损伤定位结果之间的相关性；进而确定了适用于常规和稀疏测点布置方案下SDLV法的C矩阵选择依据，即测点数百分比；最后提出了两种确定测点数百分比阈值的方法。本发明提高了基于SDLV法的桁架结构损伤监测结果的准确性，有利于桁架结构的实时安全监测在工程中的应用。

主权项

1.一种提高随机损伤定位向量法监测结果准确性的方法，由被测试桁架、加速度传感器和计算机组成；将双向加速度传感器安装在桁架结构的待监测子结构桁架节点上，计算机中的数据采集模块采集所有测点的加速度振动响应，计算机中的数据分析模块进行数据分析，最终由计算机的损伤监测结果显示模块给出桁架结构的损伤位置；具体随机损伤定位向量法包括如下步骤：步骤一、数据采集模块采集桁架结构节点测点的纵向和竖向振动响应，其中纵向为沿着桁架结构跨径的方向；步骤二、数据分析模块中基于NExT-ERA或其他参数识别技术识别出前几阶振型步骤三、数据分析模块中建立基于模态参数的两种C矩阵计算模块：第一种C矩阵计算模块第二种C矩阵计算模块其中是振型的共轭复数；步骤四、当系统输入全部未知时，数据分析模块中构建如下Q矩阵其中A是系统矩阵、C是输出矩阵，均由测点处的振动数据识别得到；p是常数，其值为0、1、2时分别对应当输出数据为位移、速度、加速度时，代表伪逆；步骤五、数据分析模块中确定SDLV向量的个数：由于实测数据存在噪声并且用来计算的模态数有限，导致奇异值分解的S矩阵中出现了非零项X，即$\mathrm{\Delta Q}={\mathrm{USV}}^T=\left[U_1{U}_0\right]\left[\begin{array}{cc}{S}_1& 0\\ 0& X\end{array}\right]{\left[V_1{V}_0\right]}^T---\left(4\right)$SDLV向量的个数q为满足上式的个数的一半，向下取整；$q=0.5\times \{\mathrm{NO}.\mathrm{of\gamma values}\le 0.1|\gamma \sqrt{\frac{S_i}{S_{i,\max }}}\}---\left(5\right)$步骤六、数据分析模块中联合多SDLV向量进行损伤定位：获得损伤定位向量后，将其作为荷载施加到无损结构有限元模型上，求得各单元的应力即为单元特征应力σ，实际应用中将WSI符合下式的单元确定为损伤单元$\mathrm{WSI}=\underset{j=1}{\overset{q}{\Sigma }}{R}_i\frac{\left|{\sigma }_j\right|}{{\left|{\sigma }_j\right|}_{\max }}\le b---\left(6\right)$其中WSI为权重应力指数，σ_j为单元的特征应力，R建议取1，b建议取不大于0.1的数，一般取0.1；其特征在于，在步骤四之前,在数据分析模块中增加计算测点数百分比阈值oa的步骤，并根据计算的测点数百分比阈值oa的大小从两个C矩阵中选择最优的C矩阵计算模块，从而使损伤定位结果更加准确：当待测子结构的测点数百分比小于等于测点数百分比阈值oa时(即满足式(7))，选择第二种C矩阵计算模块；否则，待测子结构的测点数百分比大于测点数百分比阈值oa时选择第一种C矩阵计算模块；n_measured/N_all≤oa  (7)其中n_measured/N_all是测点数百分比，n_measured是测点数，N_all是待测结构平面里所有节点数，oa是测点数百分比阈值。