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专利名称：塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法的制作方法
技术领域：
本发明属于结构工程领域，具体地指一种塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法。
背景技术：
塔型杆系钢结构是一种被广泛应用的高耸钢结构。由于它较易发生因塔身主杆失稳损伤引起的整体结构破坏甚至倒塌，因此如何及时地识别塔身主杆失稳损伤,进而对其进行修补加固，对于保证塔型杆系钢结构的安全是十分重要的。由于该结构具有高大的特点，且塔身主杆失稳损伤在开始时没有太明显的破坏特征，因此它不易为人们所察觉，目前国内外也还没有及时确定失稳损伤发生位置的方法。发明目的 本发明所要解决的技术问题就是提供一种塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，能够在塔型杆系钢结构发生明显结构破坏前及时确定塔身主杆失稳损伤发生的具体杆件位置。为解决上述技术问题，本发明提供的一种塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，包括如下步骤诊断准备将塔型杆系钢结构按节点层分成若干子区域，在每一节点层上设置加速度传感器；第一步外加激励，使完好和有损伤的塔型杆系钢结构分别产生振动,通过加速度传感器采集完好和有损伤的塔型杆系钢结构各节点层的加速度响应信息，然后用小波包方法对各节点层进行小波包的分解与重构，获得小波包第J层2:个频带信号的小波包能量分布在各节点层处的曲率，捕捉完好和有损伤的塔型杆系钢结构之间低频带段小波包能量曲率变化率的突变信息，判断出发生突变信息的节点层为发生塔身主杆失稳损伤的可能区域(简称为可能损伤区域);第二步在第一步判断出的可能损伤区域内，根据损伤指标判断出发生失稳损伤的具体杆件，损伤指标> O的主杆为发生失稳损伤的主杆，损伤指标< O的主杆未发生失稳损伤，其中对于某主杆，损伤指标=主杆模态应变能的变化率-主杆模态应变能变化率在某置信水平下的单侧置信上限。上述技术方案的所述第二步中，损伤指标的获得过程为首先采用外加激励方式，使完好和有损伤的塔型杆系钢结构分别按某阶模态振动；采集可能损伤区域内各塔身主杆两端的模态振动位移响应信息，计算完好和有损伤的塔型杆系钢结构可能损伤区域内各塔身主杆模态应变能的变化率，然后将可能损伤区域内各塔身主杆模态应变能的变化率作为随机变量，计算它们在概率意义上的置信上限值，最后计算损伤指标。进一步地，所述第二步中，损伤指标的计算公式为(I)主杆单元j关于第i阶模态的模态应变能定义为
权利要求
1.一种塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于，它包括如下步骤 诊断准备将塔型杆系钢结构按节点层分成若干子区域，在每一节点层上设置加速度传感器； 第一步外加激励,使完好和有损伤的塔型杆系钢结构分别产生振动,通过加速度传感器采集完好和有损伤的塔型杆系钢结构各节点层的加速度响应信息，然后用小波包方法对各节点层进行小波包的分解与重构，获得小波包第J层2:个频带信号的小波包能量分布在各节点层处的曲率，捕捉完好和有损伤的塔型杆系钢结构之间低频带段小波包能量曲率变化率的突变信息，判断出发生突变信息的节点层为发生塔身主杆失稳损伤的可能区域； 第二步在第一步判断出的可能损伤区域内，根据损伤指标判断出发生失稳损伤的具体杆件，损伤指标> O的主杆为发生失稳损伤的主杆，损伤指标< O的主杆未发生失稳损伤， 其中对于某主杆，损伤指标=主杆模态应变能的变化率-主杆模态应变能变化率在某置信水平下的单侧置信上限。
2.根据权利要求I所述的塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于，所述第二步中，损伤指标的获得过程为首先采用外加激励方式，使完好和有损伤的塔型杆系钢结构分别按某阶模态振动；采集可能损伤区域内各塔身主杆两端的模态振动位移响应信息，计算完好和有损伤的塔型杆系钢结构可能损伤区域内各塔身主杆模态应变能的变化率，然后将可能损伤区域内各塔身主杆模态应变能的变化率作为随机变量，计算它们在概率意义上的置信上限值，最后计算损伤指标。
3.根据权利要求2所述的塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于，所述第二步中，损伤指标的计算公式为 (1)主杆单元j关于第i阶模态的模态应变能定义为
4.根据权利要求2或3所述的塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于所述第二步中，在可能损伤区域内，每一塔身主杆的两端设置位移传感器，用于采集可能损伤区域内各塔身主杆两端的模态振动位移响应信息。
5.根据权利要求I至3中任一权利要求所述的塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于所述第一步中，J取1、2或3。
6.根据权利要求4所述的塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，其特征在于所述第一步中，J取1、2或3。
全文摘要
一种塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法，包括诊断准备将塔型杆系钢结构按节点层分成若干子区域，每一节点层上设置加速度传感器；第一步使完好和有损伤结构分别产生振动，采集各节点层加速度响应信息，用小波包方法对各节点层进行小波包分解与重构，获得第J层2J个频带信号的小波包能量分布在各节点层处的曲率，捕捉完好和有损伤的结构之间低频带段小波包能量曲率变化率的突变信息，发生突变信息的节点层为可能损伤区域；第二步在可能损伤区域内，根据损伤指标判断出发生失稳损伤的具体杆件，损伤指标≥0的主杆为发生失稳损伤的主杆，某主杆的损伤指标等于该主杆模态应变能的变化率减去其在某置信水平下的单侧置信上限。
文档编号G01M7/02GK102721519SQ20121019874
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者刘俊, 宋万军, 瞿伟廉 申请人:武汉理工大学