【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于結構無損檢測領域，尤其涉及一種軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法。
技術介紹
1、圓柱殼體結構是液化天燃氣罐、壓力容器和水下航行器等工業用品的基本結構，長期服役下局部腐蝕、疲勞退化現象嚴重，及時檢測、評估及修補局部損傷對保證安全生產極為重要。無損檢測是發現安全隱患最直接、最有效的方法之一。常規無損檢測技術如滲透檢測、射線檢測、渦流檢測等需要提前知曉損傷的大致位置且易于靠近待測結構，檢測效率時常不高。振動法作為一種全局無損檢測方法由于能整體識別結構損傷且對損傷敏感而受到工程界廣泛關注。振型由于包含局部信息且測量不受環境干擾在振動法中是最常用的模態參數，但目前基于振型的損傷識別方法瓶頸在于需要有健康結構的振型進行對比才能精準識別損傷，對于已服役結構顯然無法提供，嚴重阻礙振動法的實際應用。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決上述問題，提供一種軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，以解決現有技術中需要健康振型對比這個瓶頸問題。
2、本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，包括如下步驟：
3、獲取圓柱殼結構的徑向位移振型；
4、對徑向位移振型中每條軸向線進行分形變換；
5、根據分形變換的結果識別損傷；
6、所述分形變換包括：定義徑向位移振型軸向線的分形維數，用于描述曲線復雜程度；對于某一條軸向線，指定滑窗尺寸和移動步長，滑窗從軸向線一端移至另一端，移動中分別計算滑窗區域內徑向位移振型軸向線的分形維數值；遍歷掃
7、進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，所述滑窗區域內徑向位移振型軸向線的分形維數獲取方法包括如下步驟：
8、整個圓柱殼結構建立圓柱坐標系，每個測點的空間位置用坐標(θ,ρ,z)表示；考慮一個典型滑窗區域中的徑向位移振型軸向線，把軸向線當作是二維曲線來對待，建立xoy坐標系；
9、用圓柱殼柱坐標系下的θ值來定位軸向線的位置，軸向線x值對應柱坐標系下的z值，軸向線y值對應圓柱坐標的ρ值；
10、計算滑窗區域內軸向線分形維數前，需要對軸向線進行仿射變換，目的是為了消除軸向線中不是由損傷引起的反彎點；
11、利用式(1)計算仿射變換后滑窗區域內軸向線的分形維數值。
12、
13、其中d表示分形維數，[x(i),y(i)]表示測點在xoy坐標系下的坐標值，|·|表示絕對值，n表示滑窗的尺寸。
14、進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，所述遍歷掃描徑向位移振型中每一條軸向線，得到分形變換后的徑向位移振型分形維數殼面，包括如下步驟：將滑窗沿著徑向位移振型的某條軸向線由底端向頂端進行移動；
15、獲取滑窗包圍區域內的徑向位移振型軸向線的分形維數；
16、根據每個滑窗的分形維數值和所處位置確定徑向位移振型殼面所對應的分形維數殼面。
17、進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，所述圓柱殼結構徑向位移振型的獲取方法包括如下步驟：對圓柱殼結構外表面沿縱向和周向進行均勻網格化測點布置；
18、任取一點進行錘擊激勵或正弦激勵，同時采集各個測點在脈沖或正弦激勵下的徑向位移時程信號；其中正弦激勵的頻率宜采用讓圓柱殼體共振時的頻率；
19、根據采集的測點位移時程信號及激勵時程信號計算得到實測頻率響應矩陣；利用實測頻率響應矩陣中每個元素的虛部峰值及相應的空間位置即可得到圓柱殼體位移振型殼面。
20、進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，所述根據分形變換的結果識別損傷的方法為：當分形維數值大于某個閾值時，則判定此處為損傷位置。
21、進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，對所述徑向位移振型軸向線進行分形變換時，還包括對徑向位移振型軸向線進行仿射變換。
22、更進一步，本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，所述仿射變換的方法包括：仿射變換用如式(2)變換矩陣進行描述：
23、
24、式中，m是剪切映射矩陣；(x,y)和(x*,y*)分別是軸向線上測點坐標和變換后的測點坐標。
25、本專利技術所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法的優點在于：
26、(1)可用于圓柱殼結構的各種點損傷，如凹坑，腐蝕，孔洞等的檢測，能檢測出損傷是否發生，并能精準定位損傷的位置；
27、(2)直接利用加速度傳感器采集到的加速度數據作為損傷識別的原始數據，避免使用健康位移振型作參照，同時具有平滑數據抗噪的功能，具備了在噪聲環境下識別各種尺寸損傷的能力，特別適用于工程現場環境下圓柱殼結構的損傷檢測；(3)解決了使用高階振型容易產生振型反彎點誤判的問題。
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1.一種軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述滑窗區域內徑向位移振型軸向線的分形維數獲取方法包括如下步驟：
3.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述遍歷掃描徑向位移振型中每一條軸向線，得到分形變換后的徑向位移振型分形維數殼面，包括如下步驟：將滑窗沿著徑向位移振型的某條軸向線由底端向頂端進行移動；
4.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述圓柱殼結構徑向位移振型的獲取方法包括如下步驟：對圓柱殼結構外表面沿縱向和周向進行均勻網格化測點布置；
5.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述根據分形變換的結果識別損傷的方法為：當分形維數值大于某個閾值時，則判定此處為損傷位置。
6.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：對所述徑向位移振型軸向線進行分形變換時，還包括對徑向位移振型軸向線進行仿射變換。
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...【技術特征摘要】
1.一種軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述滑窗區域內徑向位移振型軸向線的分形維數獲取方法包括如下步驟：
3.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述遍歷掃描徑向位移振型中每一條軸向線，得到分形變換后的徑向位移振型分形維數殼面，包括如下步驟：將滑窗沿著徑向位移振型的某條軸向線由底端向頂端進行移動；
4.根據權利要求1所述軸向線分形表征的圓柱殼損傷識別方法，其特征在于：所述圓柱殼結構徑向位移振型...
【專利技術屬性】
技術研發人員：施斌凱，楊正偉，司小勝，王子健，王鑫峰，
申請(專利權)人：中國人民解放軍火箭軍工程大學，
類型：發明
國別省市：
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