精简索力监测受损索载荷递进式识别方法_2

文档序号:9273318阅读:来源:国知局
度分布数据的点"的总数为HBE个,后面将通过实 测得到这HBE个"测量索结构沿厚度的温度分布数据的点"的温度,称实测得到的温度数据 为"HBE个索结构沿厚度温度实测数据",如果是利用索结构的传热学计算模型,通过传热计 算得到这HBE个测量索结构沿厚度的温度分布数据的点的温度,就称计算得到的温度数据 为"HBE个索结构沿厚度温度计算数据";在索结构所在地按照气象学测量气温要求选取一 个位置,将在此位置实测得到符合气象学测量气温要求的索结构所在环境的气温;在索结 构所在地的空旷无遮挡处选取一个位置,该位置应当在全年的每一日都能得到该地所能得 到的该日的最充分的日照,在该位置安放一块碳钢材质的平板,称为参考平板,参考平板与 地面不可接触,参考平板离地面距离不小于1.5米,该参考平板的一面向阳,称为向阳面, 参考平板的向阳面是粗糙的和深色的,参考平板的向阳面应当在全年的每一日都能得到一 块平板在该地所能得到的该日的最充分的日照,参考平板的非向阳面覆有保温材料,将实 时监测得到参考平板的向阳面的温度;
[0016] b2:实时监测得到上述R个索结构表面点的R个索结构表面温度实测数据,同时 实时监测得到前面定义的索结构沿厚度的温度分布数据,同时实时监测得到符合气象学测 量气温要求的索结构所在环境的气温数据;通过实时监测得到当日日出时刻到次日日出 时刻后30分钟之间的索结构所在环境的气温实测数据序列,索结构所在环境的气温实测 数据序列由当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的索结构所在环境的气温实测数 据按照时间先后顺序排列,找到索结构所在环境的气温实测数据序列中的最高温度和最低 温度,用索结构所在环境的气温实测数据序列中的最高温度减去最低温度得到索结构所在 环境的当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的最大温差,称为环境最大温差,记为 AT_x;由索结构所在环境的气温实测数据序列通过常规数学计算得到索结构所在环境的 气温关于时间的变化率,该变化率也随着时间变化;通过实时监测得到当日日出时刻到次 日日出时刻后30分钟之间的参考平板的向阳面的温度的实测数据序列,参考平板的向阳 面的温度的实测数据序列由当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的参考平板的向 阳面的温度的实测数据按照时间先后顺序排列,找到参考平板的向阳面的温度的实测数据 序列中的最高温度和最低温度,用参考平板的向阳面的温度的实测数据序列中的最高温度 减去最低温度得到参考平板的向阳面的温度的当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之 间的最大温差,称为参考平板最大温差,记为通过实时监测得到当日日出时刻到次 日日出时刻后30分钟之间的所有R个索结构表面点的索结构表面温度实测数据序列,有R 个索结构表面点就有R个索结构表面温度实测数据序列,每一个索结构表面温度实测数据 序列由一个索结构表面点的当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的索结构表面温 度实测数据按照时间先后顺序排列,找到每一个索结构表面温度实测数据序列中的最高温 度和最低温度,用每一个索结构表面温度实测数据序列中的最高温度减去最低温度得到每 一个索结构表面点的温度的当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的最大温差,有R 个索结构表面点就有R个当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的最大温差数值,其 中的最大值称为索结构表面最大温差,记为ATs_;由每一索结构表面温度实测数据序列 通过常规数学计算得到每一个索结构表面点的温度关于时间的变化率,每一个索结构表面 点的温度关于时间的变化率也随着时间变化;通过实时监测得到当日日出时刻到次日日出 时刻后30分钟之间的、在同一时刻、HBE个"索结构沿厚度的温度分布数据"后,计算在每 一个选取的海拔高度处共计BE个"相同海拔高度索结构沿厚度的温度分布数据"中的最高 温度与最低温度的差值,这个差值的绝对值称为"相同海拔高度处索结构厚度方向最大温 差",选取了H个不同的海拔高度就有H个"相同海拔高度处索结构厚度方向最大温差",称 这H个"相同海拔高度处索结构厚度方向最大温差"中的最大值为"索结构厚度方向最大温 差",记为ATtmax;
[0017]b3 :测量计算获得索结构稳态温度数据;首先,确定获得索结构稳态温度数据的 时刻,与决定获得索结构稳态温度数据的时刻相关的条件有六项,第一项条件是获得索结 构稳态温度数据的时刻介于当日日落时刻到次日日出时刻后30分钟之间,日落时刻是指 根据地球自转和公转规律确定的气象学上的日落时刻,能够查询资料或通过常规气象学计 算得到所需的每一日的日落时刻;第二项条件的a条件是在当日日出时刻到次日日出时刻 后30分钟之间的这段时间内,参考平板最大温差索结构表面最大温差 不大于5摄氏度;第二项条件的b条件是在当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间 的这段时间内,在前面测量计算得到的环境最大温差不大于参考日温差,且参 考平板最大温差ATp_减去2摄氏度后不大于AT_x,且索结构表面最大温差ATs_不大 于只需满足第二项的a条件和b条件中的一项就称为满足第二项条件;第三项条件 是在获得索结构稳态温度数据的时刻,索结构所在环境的气温关于时间的变化率的绝对值 不大于每小时〇. 1摄氏度;第四项条件是在获得索结构稳态温度数据的时刻,R个索结构表 面点中的每一个索结构表面点的温度关于时间的变化率的绝对值不大于每小时〇. 1摄氏 度;第五项条件是在获得索结构稳态温度数据的时刻,R个索结构表面点中的每一个索结 构表面点的索结构表面温度实测数据为当日日出时刻到次日日出时刻后30分钟之间的极 小值;第六项条件是在获得索结构稳态温度数据的时刻,"索结构厚度方向最大温差" 不大于1摄氏度;本方法利用上述六项条件,将下列三种时刻中的任意一种称为"获得索结 构稳态温度数据的数学时刻",第一种时刻是满足上述"与决定获得索结构稳态温度数据的 时刻相关的条件"中的第一项至第五项条件的时刻,第二种时刻是仅仅满足上述"与决定 获得索结构稳态温度数据的时刻相关的条件"中的第六项条件的时刻,第三种时刻是同时 满足上述"与决定获得索结构稳态温度数据的时刻相关的条件"中的第一项至第六项条件 的时刻;当获得索结构稳态温度数据的数学时刻就是本方法中实际记录数据时刻中的一个 时刻时,获得索结构稳态温度数据的时刻就是获得索结构稳态温度数据的数学时刻;如果 获得索结构稳态温度数据的数学时刻不是本方法中实际记录数据时刻中的任一个时刻,则 取本方法最接近于获得索结构稳态温度数据的数学时刻的那个实际记录数据的时刻为获 得索结构稳态温度数据的时刻;本方法将使用在获得索结构稳态温度数据的时刻测量记录 的量进行索结构相关健康监测分析;本方法近似认为获得索结构稳态温度数据的时刻的索 结构温度场处于稳态,即此时刻的索结构温度不随时间变化,此时刻就是本方法的"获得索 结构稳态温度数据的时刻";然后,根据索结构传热特性,利用获得索结构稳态温度数据的 时刻的"R个索结构表面温度实测数据"和"HBE个索结构沿厚度温度实测数据",利用索结 构的传热学计算模型,通过常规传热计算得到在获得索结构稳态温度数据的时刻的索结构 的温度分布,此时索结构的温度场按稳态进行计算,计算得到的在获得索结构稳态温度数 据的时刻的索结构的温度分布数据包括索结构上R个索结构表面点的计算温度,R个索结 构表面点的计算温度称为R个索结构稳态表面温度计算数据,还包括索结构在前面选定的 HBE个"测量索结构沿厚度的温度分布数据的点"的计算温度,HBE个"测量索结构沿厚度 的温度分布数据的点"的计算温度称为"HBE个索结构沿厚度温度计算数据",当R个索结 构表面温度实测数据与R个索结构稳态表面温度计算数据对应相等时,且"HBE个索结构沿 厚度温度实测数据"与"HBE个索结构沿厚度温度计算数据"对应相等时,计算得到的在获 得索结构稳态温度数据的时刻的索结构的温度分布数据在本方法中称为"索结构稳态温度 数据",此时的"R个索结构表面温度实测数据"称为"R个索结构稳态表面温度实测数据", "HBE个索结构沿厚度温度实测数据"称为"HBE个索结构沿厚度稳态温度实测数据";在索 结构的表面上取"R个索结构表面点"时,"R个索结构表面点"的数量与分布必须满足三个 条件,第一个条件是当索结构温度场处于稳态时,当索结构表面上任意一点的温度是通过 "R个索结构表面点"中与索结构表面上该任意点相邻的点的实测温度线性插值得到时,线 性插值得到的索结构表面上该任意点的温度与索结构表面上该任意点的实际温度的误差 不大于5%;索结构表面包括支承索表面;第二个条件是"R个索结构表面点"中在同一海拔 高度的点的数量不小于4,且"R个索结构表面点"中在同一海拔高度的点沿着索结构表面 均布;"R个索结构表面点"沿海拔高度的所有两两相邻索结构表面点的海拔高度之差的绝 对值中的最大值Ah不大于0. 2°C除以ATh得到的数值,为方便叙述取ATh的单位为°0/ m,为方便叙述取△h的单位为m;"R个索结构表面点"沿海拔高度的两两相邻索结构表面 点的定义是指只考虑海拔高度时,在"R个索结构表面点"中不存在一个索结构表面点,该索 结构表面点的海拔高度数值介于两两相邻索结构表面点的海拔高度数值之间;第三个条件 是查询或按气象学常规计算得到索结构所在地和所在海拔区间的日照规律,再根据索结构 的几何特征及方位数据,在索结构上找到全年受日照时间最充分的那些表面点的位置,"R 个索结构表面点"中至少有一个索结构表面点是索结构上全年受日照时间最充分的那些表 面点中的一个点;
[0018]c.按照"本方法的索结构的温度测量计算方法"直接测量计算得到初始状态下的 索结构稳态温度数据,初始状态下的索结构稳态温度数据称为初始索结构稳态温度数据, 记为"初始索结构稳态温度数据向量T。";实测或查资料得到索结构所使用的各种材料的随 温度变化的物理和力学性能参数;在实测得到T。的同时,也就是在获得初始索结构稳态温 度数据向量T。的时刻的同一时刻,直接测量计算得到初始索结构的实测数据,初始索结构 的实测数据是包括索结构集中载荷测量数据、索结构分布载荷测量数据、索结构体积载荷 测量数据、所有被监测量的初始数值、所有支承索的初始索力数据、初始索结构模态数据、 初始索结构应变数据、初始索结构几何数据、初始索结构支座广义坐标数据、初始索结构角 度数据、初始索结构空间坐标数据在内的实测数据,在得到初始索结构的实测数据的同时, 测量计算得到包括支承索的无损检测数据在内的能够表达支承索的健康状态的数据,此时 的能够表达支承索的健康状态的数据称为支承索初始健康状态数据;所有被监测量的初始 数值组成被监测量初始数值向量C。,被监测量初始数值向量C。的编号规则与M个被监测量 的编号规则相同;利用支承索初始健康状态数据以及索结构载荷测量数据建立被评估对象 初始损伤向量d。,向量d。表示用初始力学计算基准模型A。表示的索结构的被评估对象的初 始健康状态;被评估对象初始损伤向量d。的元素个数等于N,d。的元素与被评估对象是-- 对应关系,向量d。的元素的编号规则与被评估对象的编号规则相同;如果d。的某一个元素 对应的被评估对象是索系统中的一根支承索,那么d。的该元素的数值代表对应支承索的 初始损伤程度,若该元素的数值为〇,表示该元素所对应的支承索是完好的,没有损伤的,若 其数值为1〇〇 %,则表示该元素所对应的支承索已经完全丧失承载能力,若其数值介于〇和 100%之间,则表示该支承索丧失了相应比例的承载能力;如果d。的某一个元素对应的被评 估对象是某一个载荷,本方法中取d。的该元素数值为0,代表这个载荷的变化的初始数值为 〇 ;如果没有支承索的无损检测数据及其他能够表达支承索的健康状态的数据时,或者可以 认为结构初始状态为无损伤无松弛状态时,向量d。中与支承索相关的各元素数值取0 ;
[0019] d.根据索结构的设计图、竣工图和初始索结构的实测数据、支承索初始健康状态 数据、索结构集中载荷测量数据、索结构分布载荷测量数据、索结构体积载荷测量数据、索 结构所使用的各种材料的随温度变化的物理和力学性能参数、初始索结构稳态温度数据向 量T。和前面步骤得到的所有的索结构数据,建立计入"索结构稳态温度数据"的索结构的初 始力学计算基准模型A。,基于A。计算得到的索结构计算数据必须非常接近其实测数据,其 间的差异不得大于5 % ;对应于A。的"索结构稳态温度数据"就是"初始索结构稳态温度数 据向量T。" ;对应于A。的被评估对象健康状态用被评估对象初始损伤向量d。表示;对应于 A。的所有被监测量的初始数值用被监测量初始数值向量C。表示;T。和d。是A。的参数,由A。 的力学计算结果得到的所有被监测量的初始数值与C。表示的所有被监测量的初始数值相 同,因此也可以说C。由A。的力学计算结果组成,在本方法中A。、C。、d。和T。是不变的;
[0020] e.在本方法中,字母i除了明显地表示步骤编号的地方外,字母i仅表示循环次 数,即第i次循环;第i次循环开始时需要建立的或已建立的索结构的当前初始力学计算 基准模型记为当前初始力学计算基准模型"。,乂和A1。计入了温度参数,可以计算温度变化 对索结构的力学性能影响;第i次循环开始时,对应于V。的"索结构稳态温度数据"用当前 初始索结构稳态温度数据向量T1。表示,向量T^的定义方式与向量T。的定义方式相同,T、 的元素与T。的元素一一对应;第i次循环开始时需要的被评估对象当前初始损伤向量记为 d。士。表示该次循环开始时索结构A\的被评估对象的健康状态,d^的定义方式与d。的定 义方式相同,d1。的元素与d。的元素--对应;第i次循环开始时,所有被监测量的初始值, 用被监测量当前初始数值向量C1。表示,向量C、的定义方式与向量C。的定义方式相同,C、 的元素与C。的元素--对应,被监测量当前初始数值向量C\表示对应于Ai。的所有被监测 量的具体数值#。和d^是A\的特性参数,C\由A^的力学计算结果组成;第一次循环开 始时,A1。记为A、建立A1。的方法为使A、等于A。;第一次循环开始时,T、记为T建立T1。 的方法为使T1。等于T。;第一次循环开始时,d1。记为d建立d1。的方法为使di。等于d。;第 一次循环开始时,C1。记为C、建立C1。的方法为使Ci。等于C。;
[0021] f.从这里进入由第f步到第q步的循环;在结构服役过程中,按照"本方法的索结 构的温度测量计算方法"不断实测计算获得索结构稳态温度数据的当前数据,所有"索结构 稳态温度数据"的当前数据组成当前索结构稳态温度数据向量TS向量"的定义方式与向 量T。的定义方式相同,"的元素与T。的元素一一对应;在实测得到向量旷的同时,实测得到 在获得当前索结构稳态温度数据向量!"的时刻的同一时刻的索结构中所有被监测量的当 前值,所有这些数值组成被监测量当前数值向量C1,向量C1的定义方式与向量C。的定义方 式相同,(^的元素与C。的元素一一对应,表示相同被监测量在不同时刻的数值;在实测得到 当前索结构稳态温度数据向量!^的同时,对新增加的11 2根传感索进行无损检测,从中鉴别 出出现损伤或松弛的传感索,依据被监测量编号规则,从本方法之前出现的按照被监测量 编号规则编号的各向量中去除与鉴别出的出现损伤或松弛的传感索对应的元素,在本方法 之后出现的各向量和矩阵中也不再出现与鉴别出的出现损伤或松弛的传感索对应的元素, 在本方法之后提到传感索时不再包括这里被鉴别出出现损伤或松弛的传感索,在本方法之 后提到被监测量时不再包括这里被鉴别出出现损伤或松弛的传感索的索力;从索结构上鉴 别出几根出现损伤或松弛的传感索,就将仏和M减小同样的数量;
[0022] g.根据当前索结构稳态温度数据向量TS按照步骤gl至g3更新当前初始力学计 算基准模型A:被监测量当前初始数值向量C1。和当前初始索结构稳态温度数据向量T。 而被评估对象当前初始损伤向量d1。保持不变;
[0023] gl.比较疒与T:如果f等于T:则A1。、<和T1。保持不变;否则需要按下列步 骤对 和T1。进行更新;
[0024] g2.计算疒
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