一种土木工程结构健康状态监测方法和系统技术方案

本发明专利技术属于土木工程的技术领域，具体涉及一种土木工程结构健康状态监测方法和系统；解决的技术问题为：提供一种能够及时对土木工程结构的健康状态进行监测分析并预警的土木工程结构健康状态监测方法和系统；采用的技术方案为：包括：S101、建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；S102、采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；S103、对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；S104、根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；S105、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。

【技术实现步骤摘要】
一种土木工程结构健康状态监测方法和系统
本专利技术属于土木工程的
，具体涉及一种土木工程结构健康状态监测方法和系统。
技术介绍
在土木工程领域，目前常见的基于健康状态监测系统的结构疲劳评估分析的基本过程是：如图1所示，先是获得监测数据，然后根据这些数据制作标准样本，根据一些计数方法或统计方法得到应变谱或样本谱，然后对这些加工过的应变谱或样本谱采用基于循环次数型的传统疲劳累积准则进行疲劳损伤累积量的计算。在上述过程中，一方面，在监测信息的加工过程中不可避免地会造成大量珍贵信息的缺失；另一方面，若采用样本谱，每过一段运营时间还需要进行样本更新；因此，这种传统结构疲劳分析方法既不能满足健康状态监测系统信息分析适时性的要求，也不能体现出健康状态监测系统连续信息采集的优越性，最重要的是从结构健康状态监测系统采集数据到疲劳损伤累积计算之间有相当长的一个时差，这导致结构健康状态监测系统的效用大打折扣，且导致的延时预警也会存在一定的安全漏洞。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够及时对土木工程结构的健康状态进行监测分析并预警的土木工程结构健康状态监测方法和系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种土木工程结构健康状态监测方法，包括：S101、建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；S102、采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；S103、对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；S104、根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；S105、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。优选地，所述对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值，具体包括：设置损伤值计算模型；对损伤值计算模型中各参数初始值进行设定；输出计算结果。优选地，对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值之后，还包括：绘制等效应力时程曲线并显示；所述根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值之后，还包括：绘制损伤值时程曲线并显示。优选地，所述对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警，具体包括：设置分析的初始条件；设置结构构件的力学参数；设置等效应力的报警阈值；所述设置分析的初始条件中，其初始条件具体包括：分析的初始时刻、结构构件的初始损伤量、应力数据的采样频率。优选地，对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警，还包括：对分析过程进行启停控制。相应地，一种土木工程结构健康状态监测系统，包括：建立单元：用于建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；获取单元：用于采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；等效应力值计算单元：用于对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；损伤值计算单元：用于根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；分析单元：用于对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。优选地，所述损伤值计算单元，具体包括：模型设置单元：用于设置损伤值计算模型；参数设置单元：用于对损伤值计算模型中各参数初始值进行设定；结果输出单元：用于输出计算结果。优选地，还包括：等效应力时程曲线显示单元：用于绘制等效应力时程曲线并显示；损伤值时程曲线显示单元：用于绘制损伤值时程曲线并显示。优选地，分析单元具体包括：初始条件设置单元：用于设置分析的初始条件，所述的初始条件具体包括：分析的初始时刻、结构构件的初始损伤量、应力数据的采样频率；力学参数设置单元：用于设置结构构件的力学参数；报警阈值设置单元：用于设置等效应力的报警阈值。优选地，还包括：操作单元：用于对分析过程进行启停控制。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、通过本专利技术，可以快速及时的得出土木工程结构的健康状态、并通过将损伤值与阈值数据进行比较，输出报警信息，时效性强。2、通过本专利技术中的等效应力时程曲线显示单元和损伤值时程曲线显示单元，工作人员可清晰的对当前结构构件的等效应力和损伤值进行观测，人机交互好。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明；图1为传统的基于健康状态监测系统的结构疲劳评估分析的流程示意图；图2为本专利技术实施例一提供的一种土木工程结构健康状态监测方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例一提供的一种土木工程结构健康状态监测系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例二提供的一种土木工程结构健康状态监测系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例三提供的一种土木工程结构健康状态监测系统的结构示意图；图中：101为建立单元，102为获取单元，103为等效应力值计算单元，104为损伤值计算单元，105为分析单元，106为等效应力时程曲线显示单元，107为损伤值时程曲线显示单元，108为操作单元，1041为模型设置单元，1042为参数设置单元，1043为结果输出单元，1051为初始条件设置单元，1052为力学参数设置单元，1053为报警阈值设置单元。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图2为本专利技术实施例一提供的一种土木工程结构健康状态监测方法的流程示意图，如图2所示一种土木工程结构健康状态监测方法，包括：S101、建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；S102、采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；S103、对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；S104、根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；S105、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。具体地，所述对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值，具体包括：设置损伤值计算模型；对损伤值计算模型中各参数初始值进行设定；输出计算结果。本实施例一中，所述损伤值计算模型为：式中：Dt和σi,t分别为任一采样时刻t的损伤累积量和等效应力；D0和σi,0分别为前一采样时刻t0的损伤累积量和等效应力；α为疲劳失效判据；β为疲劳系数；为实验室测定高周疲劳系数时所使用的等幅对称载荷谱的应力幅值；为实验室测定高周疲劳系数时所使用的等幅对称载荷谱的疲劳寿命；通过上述损伤值计算模型，土木工程结构的构件材料在某时刻的总损伤量为材料初始损伤量与历史损伤量之和，使得可以做到即时分析。进一步地，为便于工作人员对土木工程结构健康状态进行监测，获得更好的观测效果，本专利技术中，对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值之后，还包括：绘制等效应力时程曲线并显示；所述根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值之后，还包括：绘制损伤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：包括：S101、建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；S102、采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；S103、对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；S104、根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；S105、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。

【技术特征摘要】
1.一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：包括：S101、建立用于存储土木工程结构的材料特征参数的数据库；S102、采样获取结构构件监测部位的多个时间点的应力数据；S103、对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值；S104、根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值；S105、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警。2.根据权利要求1所述的一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：所述对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值，具体包括：设置损伤值计算模型；对损伤值计算模型中各参数初始值进行设定；输出计算结果。3.根据权利要求1所述的一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：对所述多个时间点的应力数据进行处理，计算出对应多个时间点的等效应力值之后，还包括：绘制等效应力时程曲线并显示；所述根据所述的多个时间点的等效应力值，计算出对应对多个时间点的损伤值之后，还包括：绘制损伤值时程曲线并显示。4.根据权利要求1所述的一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：所述对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警，具体包括：设置分析的初始条件；设置结构构件的力学参数；设置等效应力的报警阈值；所述设置分析的初始条件中，其初始条件具体包括：分析的初始时刻、结构构件的初始损伤量、应力数据的采样频率。5.根据权利要求1所述的一种土木工程结构健康状态监测方法，其特征在于：、对结构构件监测部位的当前时间点的等效应力值和损伤值进行分析，超出预设阈值时报警，还包括：对分析过程进行启停控制。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫志勇，王力威，
申请(专利权)人：常州大学怀德学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32