[发明专利]结构健康监测传感器的布置方法

权利要求书

1.结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立结构有限元模型，获得结构刚度矩阵K；(2)将刚度矩阵K分解为自由度关系矩阵X和刚度参数对角矩阵G的乘积形式，即K＝XGX^T；(3)根据刚度矩阵和柔度矩阵互逆的关系，获得结构柔度矩阵的分解式F＝YRY^T；(4)假设结构中各构件出现严重程度相同的损伤量Λ_j，依次计算各构件所对应的柔度改变量△F_j＝YRΛ_jY^T；(5)依次计算结构在所承担的恒荷载向量l作用下各构件所对应的变形能改变量△γ_j，即△γ_j＝l^T△F_jl；(6)依次计算各构件所对应的重要性系数其中△γ_max为所有△γ_j中的最大值；(7)把z_i按从大到小排序，大于等于某个预先设定的阈值的构件确定为关键构件；(8)按传感器布置原则在关键构件上布置传感器，而其它非关键构件上不布置传感器。

2.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：所述的初始结构刚度矩阵K，由各单元的刚度矩阵K_j求和得到，即其中N是结构有限元模型中的单元总数。

3.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于，步骤(2)中，刚度矩阵K的分解过程为：首先，对每个单元的刚度矩阵K_j进行特征值分解，即i＝1～m，j＝1～N，其中是K_j的特征向量，是K_j的非零特征值，m是非零特征值的个数；其次，将每个单元的刚度矩阵K_j代入到刚度矩阵K的计算公式中，并重新组合得到。

4.如权利要求1或3所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：步骤(2)的K＝XGX^T中，

5.如权利要求1或3所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：步骤(3)的初始结构柔度矩阵分解式F＝YRY^T中，矩阵Y和R分别为Y＝(X⁺)^T，其中X⁺表示矩阵X的广义逆矩阵。

6.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：所述的各构件出现严重程度相同的损伤量Λ_j，其中对角矩阵Λ_i中大部分对角元素都为0，对应第i根杆件的那m个对角元素为1，即

7.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：所述的恒荷载向量l由结构实际承担的恒荷载计算得到。

8.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于：所述的重要性系数阈值取为0.2。

9.如权利要求1所述的结构健康监测传感器的布置方法，其特征在于，所述传感器的布置原则为：每个关键构件至少有一个节点上必须要布置传感器，各个关键构件如果有公共节点，则公共节点优先布置传感器。