本发明属于屈曲约束支撑损伤检测，具体涉及一种检测屈曲约束支撑的损伤位置及程度的方法。
背景技术：
1、屈曲约束支撑是一种减震装置，已被广泛应用于高层建筑、桥梁结构以及关键基础设施等与城市韧性密切相关的工程领域。合理配置的屈曲约束支撑可显著降低结构在地震激励下的动力响应，有效减轻主体结构构件的损伤程度，从而提升建筑物的整体抗震性能。随着相关政策的推行，屈曲约束支撑已成为特定重要建筑的强制性安装构件。
2、屈曲约束支撑是通过内部材料的拉压作用消耗外部能量。当屈曲约束支撑经受一定的作用后，屈曲约束支撑的部件会出现损伤。当屈曲约束支撑服役了一定年限后，需要进行日常检测中。日常检测中，检测其损伤位置及损伤值是一个较为关键的步骤。因此，需要提出一种检测屈曲约束支撑的损伤位置及程度的方法。
3、目前评估屈曲约束支撑损伤最直接的方法是测量内部构件力学性能。现有的一种屈曲约束支撑损伤检测技术方法设计了一种检测装置，以检测多应力状态、高低温环境下的阻尼器的后续性能，但该方法要求把阻尼器安装在该装置内进行检测。在震后，从结构中拆卸屈曲约束支撑是不可实现的。加之，屈曲约束支撑的损伤是不可逆的，即经检测后屈曲约束支撑的损伤加重了，这种做法对于震后服役年限的检测是没有意义的。另一种方法是无损检测方法，设计了基于x射线的钢筋结构无损探伤装置，将其安装在传送钢筋结构的定位输送装置以实现钢筋结构的连续检测，降低操作人员的工作强度，同时提升钢筋结构无损探伤的效率，但该方法在地震作用后，由于构件出现了塑性变形，屈曲约束支撑将会处于损伤状态，而x射线仅能探测构件的内部缺陷，却没法检测构件的塑性变形，其次这种方法的仪器昂贵，并且专业性较强，学习成本或应用成本较高。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有的屈曲约束支撑损伤检测方法无法准确识别损伤位置、无法评估塑性变形以及检测成本高且操作复杂的问题，提出了一种检测屈曲约束支撑的损伤位置及程度的方法。
2、本发明的技术方案为：一种检测屈曲约束支撑的损伤位置及程度的方法，包括以下步骤：
3、采集未损工况屈曲约束支撑的基准信号，通过疲劳试验获取各损伤工况下的信号，对基准信号和各损伤状态下的信号进行傅里叶变换提取模态特征；
4、基于模态特征，建立模态曲率差和小波系数差与损伤程度的数学关系模型，其中模态曲率差和小波系数差是当前工况与未损工况的参数差；
5、收集实际受损屈曲约束支撑信号，并提取实际受损屈曲约束支撑的模态信息；
6、基于实际受损屈曲约束支撑的模态信息，构建模态信息的正态分布并结合曲线突变分析确定损伤位置，并提取损伤位置对应的模态曲率差和小波系数差；
7、根据模态曲率差和小波系数差与损伤程度的数学关系模型，以及损伤位置对应的模态曲率差和小波系数差确定损伤程度。
8、作为优选，所述采集未损工况屈曲约束支撑的基准信号，通过疲劳试验获取各损伤工况下的信号，对基准信号和各损伤状态下的信号进行傅里叶变换提取模态特征，具体为：
9、将屈曲约束支撑的各部件划分为多个单元，在单元与单元的间隔线处设置磁力座，并在磁力座上安装传感器，传感器通过电缆线连接数据采集系统；
10、基于数据采集系统设置的采样频率、持续时间和采样幅值，通过传感器采集未损工况屈曲约束支撑的基准信号，以及疲劳试验中各损伤工况下的信号；
11、将基准信号和各损伤状态下的信号通过快速傅里叶变化转换为频域信号；
12、计算各频域信号的平均谱，从平均谱中识别自然频率；
13、在识别出的自然频率处提取各测点复数响应，计算幅值和相位；
14、选定平均谱中幅值最大点为参考点，将参考点振型值设为1，其他位置的振型值为其他位置幅值与参考点幅值的比值，并基于其他位置与参考点的相位差确定振型方向，最终得出完整振型，完成模态特征提取。
15、作为优选，所述通过快速傅里叶变化转换为频域信号的具体计算公式为：
16、
17、其中，表示频域中的第个输出，表示时域中的第个输入样本，表示样本点数，表示虚数单位，表示自然底数，表示圆周率。
18、作为优选，所述幅值的计算公式为：
19、
20、其中，表示频域中的第个输出的幅值，表示频域中的第个输出的实部，表示频域中的第个输出的虚部；
21、所述相位的计算公式为：
22、
23、其中，表示频域中的第个输出的相位角，表示反正切函数。
24、作为优选，所述建立模态曲率差和小波系数差与损伤程度的数学关系模型的方法为：
25、采用miner线性损伤理论准则计算屈曲约束支撑各个部位的损伤值；
26、通过疲劳试验，获得不同疲劳状态下的加速度信号，具体为：计算屈曲约束支撑核心部件对应状态的损伤值，进而计算对应损伤状态下的模态曲率差和小波系数差；损伤值与模态曲率差和小波系数差值存在二次函数关系，对模态曲率差和小波系数差值进行指数拟合，建立拟合方程，得到模态曲率差和小波系数差与损伤程度的数学关系模型。
27、作为优选，所述屈曲约束支撑各个部位的损伤值为：
28、
29、其中，表示损伤值，即损伤程度，为保持第级应力水平下构件失效时的加载圈数，为第级应力水平下构件的加载圈数在试验加载时，下标表示第级应力水平工况。
30、作为优选，所述构建模态信息的正态分布并结合曲线突变分析确定损伤位置，具体为：
31、获取未损构件与待测构件的模态特征，分别计算未损构件与待测构件的模态曲率，进而对模态曲率进行小波变换增强模态曲率的局部特征提取，得到未损构件与待测构件的小波系数；
32、根据未损构件与待测构件的模态曲率计算模态曲率差，根据未损构件与待测构件的小波系数计算小波系数差；
33、构建未损构件与待测构件的模态曲率和小波系数的正态分布，进而构建模态曲率差和小波系数差的正态分布；
34、对模态曲率差和小波系数差的正态分布中的各参数进行归一化处理得到模态曲率差的标准分位数和小波系数差的标准分位数；
35、若模态曲率差的标准分位数和小波系数差的标准分位数保持在置信区间内，即和时，判定没有出现损伤；否则，判定出现损伤；其中，表示置信水平为的模态曲率差上分位数，表示置信水平为的小波系数差上分位数，表示显著性水平；
36、绘制模态曲率差与小波系数差曲线，检测曲线中的突变点，突变点即为屈曲约束支撑各部件的损伤位置。
37、作为优选，所述模态曲率差的计算公式为：
38、
39、
40、其中，为屈曲约束支撑构件阶第个单元的模态曲率，为屈曲约束支撑构件阶第-1个单元的模态位移，为屈曲约束支撑构件阶第个单元的模态位移，为屈曲约束支撑构件阶第+1个单元的模态位移，为单元格长度，为阶第个单元的模态曲率差，为待测构件阶第个单元的模态曲率，为未损构件阶第个单元的模态曲率；
41、所述小波系数差的计算公式为：
42、
43、
44、其中，为小波系数，为小波函数的共轭复数，表示模态曲率随测点位置变化的函数，为平移因子，为测点的变化，为小波系数差，为待测构件小波系数，为未损构件小波系数，上标表示尺度指数，用于控制小波的缩放程度。
45、作为优选，所述构建未损构件与待测构件的模态曲率和小波系数的正态分布，具体为：
46、
47、
48、其中，为屈曲约束支撑构件阶第个单元模态曲率的均值，为屈曲约束支撑构件阶第个单元模态曲率的方差，为小波系数的均值，为小波系数的方差，表示样本点数；
49、所述构建模态曲率差和小波系数差的正态分布，具体为：
50、
51、
52、
53、
54、
55、
56、其中，为阶第个单元模态曲率差的均值，为阶第个单元模态曲率差的方差，为小波系数差的均值，为小波系数差的方差，为待测构件阶第个单元模态曲率的均值，为待测构件阶第个单元模态曲率的均值，为待测构件阶第个单元模态曲率的方差，为待测构件阶第个单元模态曲率的方差，为待测构件小波系数的均值，为未损构件小波系数的均值，为待测构件小波系数的方差，为未损构件小波系数的方差。
57、作为优选，所述模态曲率差的标准分位数的具体计算公式为：
58、
59、其中，为模态曲率差的标准分位数；
60、所述小波系数差的标准分位数的具体计算公式为：
61、
62、其中，为小波系数差的标准分位数，用于评估样本点到总体平均值的距离。
63、本发明的有益效果是：
64、1.本发明通过结合模态曲率差和小波系数差，能够有效处理复杂结构中的挑战。例如，在屈曲约束支撑中，结构可能存在截面突变、应变集中或材料不均匀等内在特征，这些特征会在无损伤情况下导致小波系数差或模态曲率差产生虚假突变，从而误判损伤位置。本发明的结合算法通过互补机制（如小波系数差的高分辨率补偿模态曲率差的低敏感性），显著降低了误判率，使发明提出的方法更适用于真实工程场景。
65、2.本发明引入基于概率的损伤识别方法，将损伤位置和指数的识别转化为概率分布估计。这种方法特别适合试验场景，因为即使同尺寸、同材料的试件，也会因制造误差、材料不均匀性或环境因素（如温度波动）产生微小差异，这些差异可能被确定性方法误判为损伤。基于概率的方法通过统计建模排除这些随机误差，实现更可靠的识别。此外，现有方法通常需要未损伤试件的基准信号作为参考，但实际工程中难以获取完全相同的未损伤试件。本发明允许使用相似试件（如同尺寸、同材料）的信号，通过概率校正补偿差异，从而将方法从模拟环境推广到实际试验场合，进而解决了现有方法的痛点——对基准信号的严格依赖。
66、3.本发明通过联合分析（如小波变换增强模态曲率的局部特征提取）解决了单一模态曲率差方法主要依赖于模态形状的准确测量，对测量噪声、边界条件变化和低阶模态的精度高度敏感，导致在噪声环境下损伤指数偏差较大的缺陷，以及单一小波系数差方法则对损伤过于敏感，可能将轻微噪声、材料微观不均匀或环境振动误判为损伤，造成过拟合和假阳性结果的问题，使损伤值计算更贴近实际。
67、4.本发明无需建立成本高昂的健康监测系统和平台，只需一次性检测即可快速评估损伤位置和程度，能精确定位屈曲约束支撑的具体损伤位置及量化损伤值。
68、5.本发明能够解决屈曲约束支撑损伤识别的痛点（如误判、噪声敏感和试验误差），并且实现了完全无损检测方法，能够在不对屈曲约束支撑造成任何损伤的情况下完成检测评估，并且能够检测出塑性变形，操作简单。