[发明专利]塔型杆系钢结构塔身主杆失稳损伤发生位置两步诊断法

权利要求书

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^J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≥0的主杆为发生失稳损伤的主杆，损伤指标＜0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1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：

MSEji={φi}T[Kj]{φi}]]>

式中，{φ_i}为结构的第i阶模态振型；[K_j]为第j单元的单元刚度矩阵；

（2）结构损伤前后单元j关于第i阶模态的模态应变能变化为：

MSECji=MSEji,d-MSEji,u=2{φi}[Kj]{Δφi}]]>

式中略去了高阶项，上标d表示结构发生损伤，上标u表示结构完好；

（3）第j单元关于第i阶模态的模态应变能变化率为：

MSECRji=|MSEji,d-MSEji,uMSEji,u|]]>

用多阶模态振型来诊断结构的破损位置：

MSECRj=1mΣi=1mMSECRjiMSRCRmaxi]]>

（4）假设在可能损伤区域内各个主杆单元的第i阶模态应变能变化率为服从正态分布的随机变量，记为：

ne为可能损伤区域中杆件单元总数，把某次损伤工况下得到的可能损伤区域中各个单元的第i阶模态应变能变化率看成是总体的一个样本，设该样本的均值和标准差分别为S，则有：

X‾-μS/ne~t(n-1)]]>

进而求得模态应变能变化率均值μ的一个置信水平为1-α的置信上限值为：

μ=X‾+Snetα2(n-1)]]>

于是，某主杆单元j的损伤指标为：

Index_j＝MSECR_j-μ。