【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種樁基損傷識別方法、裝置及存儲介質，屬于工程檢測。
技術介紹
1、基于動力指紋的損傷研究方法綜合運用了結構振動理論、振動測試技術和數據處理技術等跨學科技術，被認為是當前最有前途的結構無損檢測方法。同時，波浪是近海建筑物常見的環境激勵，利用波浪激勵下動力響應實現近海結構損傷識別具有廣闊的應用前景。
2、波浪激勵下樁基動力響應存在多類型信號混雜現象，因此信號重構對于碼頭樁基的損傷檢測至關重要。變分模態分解(vmd)方法能夠有效避免信號重構中的模態混疊問題，但由于波浪激勵下的動力響應頻譜復雜，分解所需的模態數和罰因子會嚴重影響分解結果，造成最終的樁基識別局部損傷準確性較低。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是，克服現有技術缺陷，提供一種樁基損傷識別方法，通過罰權系數自適應調整各頻率分量的罰因子，并通過分解結果的信號完整度來確定最佳模態數，從而提煉有效信號，實現準確樁基識別局部損傷的目的。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
3、第一方面，本專利技術提供一種樁基損傷識別方法，包括以下步驟：
4、獲取海洋結構樁完好狀態和當前狀態的波浪激勵下結構動力響應信號；
5、通過罰權系數自適應調整變分模態分解中各頻率分量的罰因子將動力響應信號分解，得到各模態數對應的分解結果；
6、基于信號完整度對分解結果進行評價，確定最大信號完整度所對應的模態數作為分解所需的模態數，并將此模態數對應的分
7、根據損傷特征子信號計算完好狀態和當前狀態下動力響應信號有效分量的能量因子；
8、利用完好狀態和當前狀態的能量因子之間差異大小來判斷結構某點是否存在損傷。
9、所述動力響應信號為海洋結構樁基多個單元的加速度。
10、變分模態分解的無約束變分模型如下：
11、（1）
12、其中是罰因子，k是模態數，是dirac分布，i是虛數單位，是卷積運算，是第k個imf信號，是第k個imf信號的中心頻率，是原始信號，是拉格朗日乘子，為變分模態評價函數。
13、通過罰權系數自適應調整變分模態分解中各頻率分量的罰因子采用的高頻解析信號方程式為：
14、??????（2）
15、其中，為頻率，是罰因子，是罰權系數，，是經過n+1次更新迭代后第k個模態的hilbert變換，?是原始信號的hilbert變換，?是經過n次更新迭代后的拉格朗日乘子。是經過n次更新迭代后第i個模態的hilbert變換，是經過n次更新迭代后第k個imf信號的中心頻率，是拉格朗日乘子。
16、罰權系數的計算方式為：
17、??????????????（3）
18、其中，是參數，，反映各模式光滑程度，和分別是各模式光滑程度的最小值和最大值。
19、信號完整度f的計算方式如下：
20、?????????????????????????????（4）
21、其中，是峰度，a是振幅。
22、能量因子e具體計算方式為：
23、??????????????????（5）
24、其中，是的局部彎曲分量的hilbert變換，是局部彎曲分量，t是時間。
25、利用完好狀態和當前狀態的能量因子差異大小來判斷結構某點是否存在損傷具體為構建能量損傷指標：
26、?????????????????（6）
27、其中，和分別表示健康和損傷情況下的能量。
28、第二方面，本專利技術提供一種樁基損傷識別裝置，包括處理器及存儲介質；所述存儲介質用于存儲指令；所述處理器用于根據所述指令進行操作以執行所述方法的步驟。
29、第三方面，本專利技術提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序/指令，該計算機程序/指令被處理器執行時，實現所述的樁基損傷識別方法的步驟。
30、本專利技術的有益效果：本專利技術提供一種樁基損傷識別方法，通過罰權系數自適應調整變分模態分解中各頻率分量的罰因子將動力響應信號分解，能夠分解對于頻率范圍跨度較大的混合型信號，確保高頻信號的完整性，另外基于信號完整度對分解結果進行評價，確定最大信號完整度所對應的模態數作為分解所需的模態數，并將此模態數對應的沖擊信號分解結果中沖擊信號作為損傷特征子信號，能最大限度保留沖擊信號動態特征，綜上通過上述信號完整度和罰權系數的設置，能夠解決現波浪激勵下復雜動力響應信號有效模態提取與損傷識別問題，對波浪激勵下近海結構損傷檢測和健康評估提供方法支撐；可應用于跨海橋梁、海洋平臺、風機基礎等土木工程，應用范圍廣；可與編程結合實施，實現損傷識別可視化。
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1.一種樁基損傷識別方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：所述動力響應信號為海洋結構樁基多個單元的加速度。
3.根據權利要求1所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：變分模態分解的無約束變分模型如下：
4.根據權利要求3所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：通過罰權系數自適應調整變分模態分解中各頻率分量的罰因子采用的高頻解析信號方程式為：
5.根據權利要求4所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：罰權系數的計算方式為：
6.根據權利要求5所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：信號完整度F的計算方式如下：
7.根據權利要求6所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：能量因子E具體計算方式為：
8.根據權利要求7所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：利用完好狀態和當前狀態的能量因子差異大小來判斷結構某點是否存在損傷具體為構建能量損傷指標：
9.一種樁基損傷識別裝置，其特征在于：包括處理器及存儲介質；所述存儲介質用于存儲指令；所述處理器用于根據所述指令進行操作以
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序/指令，其特征在于：該計算機程序/指令被處理器執行時，實現權利要求1-8中任一所述的樁基損傷識別方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種樁基損傷識別方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：所述動力響應信號為海洋結構樁基多個單元的加速度。
3.根據權利要求1所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：變分模態分解的無約束變分模型如下：
4.根據權利要求3所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：通過罰權系數自適應調整變分模態分解中各頻率分量的罰因子采用的高頻解析信號方程式為：
5.根據權利要求4所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：罰權系數的計算方式為：
6.根據權利要求5所述的樁基損傷識別方法，其特征在于：信號完整度f的計算方式如下：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙劍劍，鄭金海，胡皓，王泊淳，嚴祺慧，孫捷，施俊佼，季笑，陶偉，王艷紅，王啟明，朱瑞虎，
申請(專利權)人：華能如東八仙角海上風力發電有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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