專利名稱：一種在窄頻范圍內(nèi)分析動力信號預(yù)測結(jié)構(gòu)變形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在窄頻范圍內(nèi)分析結(jié)構(gòu)振動測試數(shù)據(jù)的方法，可實現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)的變形預(yù)測和健康診斷。
背景技術(shù)：
振動測試為現(xiàn)有土木結(jié)構(gòu)健康診斷與安全評估的主要方法。通過布置加速度計和其它類型傳感器到土木結(jié)構(gòu)，進行振動測試然后分析測試數(shù)據(jù)可識別土木結(jié)構(gòu)主要參數(shù)從而可進行結(jié)構(gòu)的健康診斷。研究及工程實踐表明，由于傳感器靈敏度和實驗環(huán)境影響等原因，所測振動數(shù)據(jù)包含各種噪音，如何從信噪比差的測試信號中精確分析結(jié)構(gòu)特征為結(jié)構(gòu)健康診斷工作中的一項重要內(nèi)容。另外，現(xiàn)有基于加速度信號的健康診斷方法大多僅輸出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)(頻率、阻尼、陣型)，而不能直接進行結(jié)構(gòu)的變形預(yù)測。這些原因限制了結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用，因此，開發(fā)一種穩(wěn)定可靠的動力信號分析方法，從振動測試所得的動力信號中識別結(jié)構(gòu)詳細結(jié)構(gòu)特征(如柔度矩陣)，可以預(yù)測結(jié)構(gòu)的變形，將促進健康診斷技術(shù)在工程實際中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷的動力信號分析方法，通過將測試動力信號的整個頻域范圍分割為數(shù)個窄頻范圍，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)詳細特征(如柔度矩陣) 的快速和準(zhǔn)確識別，從而實現(xiàn)利用振動測試和信號分析預(yù)測結(jié)構(gòu)變形。該方法計算快，精度高，抗噪音能力強，穩(wěn)定性和重復(fù)性良好。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷的動力信號分析方法第一步、通過土木結(jié)構(gòu)沖擊振動測試觀測結(jié)構(gòu)反應(yīng)動力信號，經(jīng)傅里葉變換和譜分析后得到結(jié)構(gòu)的頻域傳遞函數(shù); 第二步、將所述頻域傳遞函數(shù)的整個頻率空間劃分為2-5個連續(xù)的狹窄子空間；第三步、對各子空間進行參數(shù)識別；第四步、根據(jù)模態(tài)疊加理論，對各子空間的識別結(jié)果進行疊加，計算出結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)并進一步計算出整體的柔度矩陣。所述的模態(tài)參數(shù)識別方法是Js θ 3 = 0 (1)
I。1在公式
權(quán)利要求
1.1、一種在窄頻范圍內(nèi)分析動力信號預(yù)測結(jié)構(gòu)變形的方法，其特征在于方法如下 第一步、通過土木結(jié)構(gòu)沖擊振動測試觀測結(jié)構(gòu)反應(yīng)動力信號，經(jīng)傅里葉變換和譜分析后得到結(jié)構(gòu)的頻域傳遞函數(shù)，；第二步、將所述頻域傳遞函數(shù)的整個頻率空間劃分為2-5個連續(xù)的狹窄子空間；第三步、對各子空間進行模態(tài)參數(shù)識別；第四步、根據(jù)模態(tài)疊加理論，對各子空間的識別結(jié)果進行疊加，計算出結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)并進一步計算出整體的柔度矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在窄頻范圍內(nèi)分析動力信號預(yù)測結(jié)構(gòu)變形的方法，其特征在于所述的模態(tài)參數(shù)識別方法是Je θ ε = 0在公式(1)中，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在窄頻范圍內(nèi)分析動力信號預(yù)測結(jié)構(gòu)變形的方法，通過土木結(jié)構(gòu)沖擊振動測試觀測結(jié)構(gòu)反應(yīng)動力信號，經(jīng)傅里葉變換和譜分析后得到結(jié)構(gòu)的頻域傳遞函數(shù)；將所述頻域傳遞函數(shù)的整個頻率空間劃分為2-5個連續(xù)的狹窄子空間；對各子空間進行模態(tài)參數(shù)識別；根據(jù)模態(tài)疊加理論，對各子空間的識別結(jié)果進行疊加，計算出結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)并進一步計算出整體的柔度矩陣。本發(fā)明首先將整個頻域分割為數(shù)個窄頻區(qū)域，然后在每個窄頻區(qū)域分析實驗數(shù)據(jù)，最后綜合各窄頻區(qū)域的分析結(jié)果識別結(jié)構(gòu)的柔度矩陣，從而可預(yù)測結(jié)構(gòu)在任何靜力荷載下的結(jié)構(gòu)變形。具有計算時間少、預(yù)測結(jié)果精度高的特點，適用于對各種工程結(jié)構(gòu)，尤其是土木結(jié)構(gòu)的健康診斷與安全評估。
文檔編號G06F19/00GK102402647SQ20111030629
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者張建 申請人:東南大學(xué)