一種梁式結構的應變模態參數測量方法技術

本發明專利技術公開了一種梁式結構的應變模態參數測量方法，包括以下步驟：在梁式結構確定信號發生點；在信號發生點中指定信號采樣點；在信號采樣點搭建串聯式全橋結構，根據串聯式全橋結構配置計算模型；獲取測試采樣點的輸出信號，計算梁式結構的應變模態參數。根據上述技術方案，可以精確識別與測量梁式結構在不同工況下結構的應變模態參數，可以提高識別與測量結果的精度，所測量的模態參數更接近實際情況，可以有效避免結構突變帶來的非線性誤差?？梢杂行П苊饨Y構突變帶來的非線性誤差。可以有效避免結構突變帶來的非線性誤差。

【技術實現步驟摘要】
一種梁式結構的應變模態參數測量方法


[0001]本專利技術涉及橋梁健康監測領域，具體而言，涉及一種梁式結構的應變模態參數測量方法。

技術介紹

[0002]隨著我國現代化工業、公路、鐵路的迅速發展，特別是行架、鋼鐵及梁式結構工業的發展，越來越多的建筑物及其他領域都采用梁式結構來建造，對于這些往往是國家重點工程項目的關鍵結構的首選，甚至是唯一之選。目前，針對梁式型結構的損傷識別以及振動疲勞常用檢測方法包括超聲檢測、紅外檢測、聲發射、自然電位檢測、沖擊回波檢測等，這些檢測方法可以對梁式結構的外觀及結構部分特性進行結構健康檢測。
[0003]梁式結構的關鍵結構部件、節點的損傷判斷，很難通過以上檢測方法反映，因此為梁式結構的建筑，其整體結構健康狀況、安全程度、剩余壽命等需要一種技術方案進行系統和全面的評估，這種技術方案以通過梁式結構的應變模態參數識別與測量和處理獲得結構系統的固有頻率、阻尼、相應的結構模態振型，為梁式結構損傷識別、結構健康監測提供科學手段。

技術實現思路

[0004]為實現上述目的，本申請提供了一種梁式結構的應變模態參數測量方法，包括以下步驟：
[0005]在梁式結構確定信號發生點；
[0006]在信號發生點中指定信號采樣點；
[0007]在信號采樣點搭建串聯式全橋結構，根據串聯式全橋結構配置計算模型；
[0008]獲取測試采樣點的輸出信號，計算梁式結構的應變模態參數；
[0009]其中，搭建串聯式全橋結構包括：在梁的四個方向表面設置電阻應變計，通過電阻應變計構成四組橋臂，四組橋臂定義為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂。
[0010]其中，第一橋臂由布置在梁的頂面一個應變計和布置在梁的右面一個應變計首尾相連組成電橋構成；
[0011]第二橋臂由外接一個與第一橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連構成；
[0012]第三橋臂由布置在梁的左面一個應變計和布置在梁的底面一個應變計首尾相連組成電橋構成；
[0013]第四橋臂由外接一個與第一橋臂或第三橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連組成電橋構成。
[0014]進一步的，串聯式全橋結構指：將所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂、所述第四橋臂所在的橋臂首尾相連組成串聯式電橋。
[0015]進一步的，設置電阻應變計指：沿梁式結構長度方向布置應變片，外接等阻值的定值電阻。
[0016]其中，計算模型還包括：可變電壓源、沖擊力錘、動態應變信號放大器和數據處理系統；
[0017]可變電壓源用于給所述串聯式全橋結構供電；
[0018]沖擊力錘用于在信號發生點進行錘擊，給所述串聯式全橋結構提供錘擊激勵；
[0019]動態應變信號放大器用于放大結構在錘擊激勵下所產生的應變響應；
[0020]數據處理系統與所述串聯式全橋結構的電路輸出相連，用于計算全橋結構的輸出量輸入對應的計算模型以計算得到各向的識別結果。
[0021]進一步的，獲取測試采樣點的輸出信號包括：獲取四組電阻應變計的電阻參數、惠斯通電路橋壓、應變計的靈敏度系數，電阻參數還包括：梁式結構右面電阻R
R
、梁式結構左面電阻R
L
、梁式結構頂面電阻R
T
、梁式結構底面電阻R
B
；
[0022]全橋應變計的輸出電壓的計算方式為：
[0023][0024]其中，U
B
為惠斯通電路橋壓，U0為全橋應變計的輸出電壓，R為應變計的電阻，ΔR為應變記電阻的變化量。
[0025]其中，應變模態參數包括：梁結構各表面縱向應變，計算方式為：
[0026][0027]其中，ε為梁結構各表面縱向應變，其值為梁式結構四個面的應變響應之和。
[0028]進一步的，測試采樣點的輸出信號指：
[0029]由沖擊力錘在梁式結構的信號發生點錘擊激勵產生的應變信號；
[0030]應變信號已通過動態應變信號放大器執行放大處理。
[0031]在一個所述梁式結構中設置9個信號發生點，所述9個信號發生點在梁式結構中平均分布。
[0032]根據本專利技術，可以精確識別與測量梁式結構在不同工況下結構的應變模態參數，提高識別與測量結果的精度，使模態參數更接近實際情況，并有效避免結構突變帶來的非線性誤差。
附圖說明
[0033]圖1是根據本專利技術實施例提供的梁式結構應變模態參數測量方法步驟圖；
[0034]圖2是根據本專利技術實施例提供的串聯式全橋結構圖；
[0035]圖3是根據本專利技術實施例提供的電阻應變計布點位置示意圖。
具體實施方式
[0036]下面結合說明書附圖對本專利技術的具體實現方式做詳細描述。
[0037]本專利技術用于對梁式結構的關鍵結構部件的特性進行檢測，在其表面指定位置設置電阻式應變片，組成一個多面串聯式組合后，與可變電壓源和沖擊力錘及動態信號放大器和數據采集系統配合，采集應變響應后經過放大的信號，計算應變模態參數。
[0038]圖1提供了本申請中梁式結構應變模態參數測量方法步驟圖，如圖所示，包括以下
步驟：
[0039]步驟S100：在梁式結構確定信號發生點；
[0040]本申請提供的方法，在梁上確定九個錘擊點作為信號發生點，如圖3所示，9個信號發生點在梁式結構中平均分布。
[0041]步驟S110：在信號發生點中指定信號采樣點：
[0042]在步驟S100中提供的信號發生點，選擇一個點，作為信號采樣點，如圖3中，選擇第2點作為信號采樣點，在信號點采樣點布局串聯式全橋。
[0043]步驟S120：在信號采集位置搭建串聯式全橋結構，根據串聯式全橋結構配置計算模型；
[0044]本步驟中搭建的梁式結構為串聯式全橋結構，首先，在梁的四個方向表面設置四組電阻應變計，通過所述四組電阻應變計構成四組橋臂，所述四組橋臂定義為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂；
[0045]第一橋臂由布置在梁的頂面一個應變計和布置在梁的右面一個應變計首尾相連組成電橋構成；
[0046]第二橋臂由外接一個與第一橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連構成；
[0047]第三橋臂由布置在梁的左面一個應變計和布置在梁的底面一個應變計首尾相連組成電橋構成；
[0048]第四橋臂由外接一個與第一橋臂或第三橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連組成電橋構成。
[0049]當梁結構的橫向截面為四邊形時，第一表面為右部表面，第三表面為頂部表面，第二表面和第四表面分別為左部表面和底部表面；即右部表面、左部表面、頂部表面以及底部表面中：第一電阻應變計和第三電阻應變計、第二電阻應變計和第四電阻應變計與梁結構縱向平行布置。
[0050]如圖2所示，串聯式全橋結構包括：右部表面、頂部表面的縱向兩電阻應變計依次串聯組成第一橋臂、左部表面、底部表面的縱向兩電阻應變計依次串聯組成第三橋臂；外接等阻值的定值電本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種梁式結構的應變模態參數測量方法，其特征在于，包括以下步驟：在梁式結構確定信號發生點；在所述信號發生點中指定信號采樣點；在所述信號采樣點搭建串聯式全橋結構，根據所述串聯式全橋結構配置計算模型；獲取所述測試采樣點的輸出信號，計算所述梁式結構的應變模態參數；其中，所述搭建串聯式全橋結構包括：在梁的四個方向表面設置電阻應變計，通過所述電阻應變計構成四組橋臂，所述四組橋臂定義為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂。2.根據權利要求1所述的應變模態參數測量方法，其特征在于：所述第一橋臂由布置在梁的頂面一個應變計和布置在梁的右面一個應變計首尾相連組成電橋構成；所述第二橋臂由外接一個與第一橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連構成；所述第三橋臂由布置在梁的左面一個應變計和布置在梁的底面一個應變計首尾相連組成電橋構成；所述第四橋臂由外接一個與第一橋臂或第三橋臂等阻值的兩個定值電阻首尾相連組成電橋構成。3.根據權利要求1所述的應變模態參數測量方法，其特征在于，所述串聯式全橋結構指：將所述第一橋臂、所述第二橋臂、所述第三橋臂、所述第四橋臂所在的橋臂首尾相連組成串聯式電橋。4.根據權利要求1所述的應變模態參數測量方法，其特征在于，所述設置電阻應變計指：沿梁式結構長度方向布置應變片，外接等阻值的定值電阻。5.根據權利要求1所述的應變模態參數測量方法，其特征在于，所述計算模型還包括：可變電壓源、沖擊力錘、動態應變信號放大器和數據處理系統；所述可變電壓源用于給所述串聯式全橋結構供電；所述沖擊力錘用于在信號發生點進行錘...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉楊，李寧，徐文彬，馬光浩，齊飛，
申請(專利權)人：江南機電設計研究所，
類型：發明
國別省市：