[发明专利]一种古建筑木梁基于曲率模态的损伤鉴定方法

说明书

一种古建筑木梁基于曲率模态的损伤鉴定方法，包括以下步骤；沿着长度为L的木梁构件的纵向等距离划分成若干单元，根据梁长度确定单元数，并在每个单元节点上面标上编号，编号顺序为1～n，加速度传感器1需沿梁底的纵向等距离从跨中向两端布置，且数量控制为奇数，至少3个；采用多点输入多点输出的方法进行模态试验，用冲击力锤3从第一节点依次敲至最后节点，将所得数据的平均值作为最终结果；利用网络分布式信号采集分析仪2对采集的信号进行分析处理；采用中心差分法将模态试验所得位移数据转化为曲率，绘制出曲率模态图进行分析。本发明以实现在不破坏木构件的前提下，现场方便、快捷地检测鉴定出木梁构件关键部位的损伤指标。

技术领域

本发明涉及木材技术领域，特别涉及一种古建筑木梁基于曲率模态的损伤鉴定方法。

背景技术

现存的古建筑木结构由于人为、自然等因素的作用，已经出现了不同程度的损伤，如：干缩裂缝、腐朽、虫蛀。鉴于古建筑木结构具有极高的历史价值、艺术价值和科学价值，加强古建筑木结构的保护已刻不容缓。

对古建筑木结构进行健康监测和损伤鉴定是保护古建筑木结构的有效手段。目前国内外学者对损伤木构件检测鉴定技术十分重视，针对古建筑木结构的残损不断使用新技术、新设备进行更新及尝试，如使用应力波、阻抗仪、超声波等对木构件残损情况进行判别，但以上检测技术及设备均对古建筑木构件本身具有微创，实际工程中对于一些具有特殊历史价值的文物保护单位应保留古建筑的原真性，每件木构件都进行设备的检测无疑是对文物的二次破坏，同时也加大了检测人员的劳动强度。采用无损鉴定方法，于古建筑木结构现场，快速鉴定出木构件的损伤位置和损伤程度，是制订古建筑木结构保护、修缮方案的前提和基础。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种古建筑木梁基于曲率模态的损伤鉴定方法，以实现在不破坏木构件的前提下，现场方便、快捷地检测鉴定出木梁构件关键部位的损伤指标(损伤位置和损伤程度)。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种古建筑木梁基于曲率模态的损伤鉴定方法，包括以下步骤；

(1)沿着长度为L的木梁构件的纵向等距离划分成若干单元，根据梁长度确定单元数，每个单元作为一个节点，并在每个节点上面标上编号，编号顺序为1～n，沿梁底的纵向等距离从跨中向两端布置加速度传感器1，且加速度传感器1的数量控制为奇数，至少3个，以便进行数据的互补。

(2)采用多点输入多点输出的方法进行模态试验，用冲击力锤3从第一节点依次敲至最后节点，对每个节点连敲击3次，将所得数据的平均值作为最终结果；

(3)利用网络分布式信号采集分析仪2对采集的信号进行分析处理；所述的信号通过冲击力锤3和加速度传感器1传递至信号采集分析仪2，采用中心差分法将模态试验所得位移数据转化为曲率，绘制出曲率模态图进行分析。

所述的中心差分法将位移模态转化为曲率模态的公式如下：

这里，φ_i″为曲率模态；y_i为位移模态；l为两个相邻测点之间的距离；i为第测点编号，也就是说，提取在模态试验中每个节点位移振型模态，带入上述公式，即可求得木构件每个节点的曲率模态。

所述的测点数量、测点位置选择应考虑两个方面的要求：(1)能够在变形后明确显示在试验频段内的所有模态的变形特征及各模态间的变形区别；(2)保证所关心的结构点都在所选的测量点之中。

所述的模态试验为低阶模态。

所述的单元通常为500mm一个。