(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210516698.7 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区正 街174号 申请人 中国电建集团重庆工程有限公司 (72)发明人 阳洋　凌园　王瑞琼　蒋旭辉　 方光俊　 (74)专利代理 机构 上海常森知识产权代理事务 所(普通合伙) 31458 专利代理师 侯玉花 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/18(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于统计矩比值的无模型检测方法 (57)摘要 本发明属于土木工程结构快速检测技术领 域， 具体涉及基于统计矩比值的无模型检测方 法， 包括以下步骤： 步骤一、 获取测点位移时程响 应； 步骤二、 计算统计矩比值； 步骤三、 绘制统计 矩比值曲线； 步骤四、 识别节段刚度突变位置。 本 发明在不量化结构节段刚度的具体数值前提下， 无须测量结构在初始基准状态下的动力响应数 据， 只需利用结构各节段刚度突变前后相对变化 思想， 直接提取结构等间距测点相对位移响应二 阶统计矩作比， 利用测点响应统计矩与其对应节 段刚度映射 关系， 结合结构初步几何特性即可快 速识别结构的节段刚度突变位置， 进而判定结构 运行状态。 权利要求书5页 说明书17页 附图14页 CN 115525941 A 2022.12.27 CN 115525941 A 1.基于统计矩比值的无模型检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 获取测点 位移时程响应； 步骤二、 计算统计矩比值； 步骤三、 绘制统计矩比值曲线； 步骤四、 识别节段刚度突变位置 。 2.根据权利要求1所述的基于统计矩比值的无模型检测方法， 其特征在于， 所述步骤一 具体为： 按照等间距布设结构响应测点， 此时结构可看作为离散多自由度体系， 在地面加速 度激励 作用下的运动方程可表示 为： 其中： M、 C、 K分别表示结构质量、 阻尼、 刚度矩 阵； X(t)分别为结构的加速 度、 速度以及位移的时程响应； P(t)为外部荷载列向量， I是地面运动影响系数列阵， 假设地 表激励 服从均值 为零的高斯分布， 其功率谱密度函数为常数S0； Rayleigh阻尼假设条件下， 式(6)利用振型正交性并解耦可得结构振型反应的运动方 程： 式(7)～(8)中， Yn(t)为第n阶振型对应的广义坐标； Mn、 ξn、 ωn、 φn分别为结构的第n阶 广义质量、 阻尼比、 自振圆频率以及标准模态； Pn(t)为第n阶模态对应的广义力， 通过求解 第n个非耦合振型 方程可得到： 对于低临界阻尼结构体系， 式(9)中： 结构第i测点相对于i ‑1测点位移响应(以下简称第i测点相对位移响应)可进一步表示 为： 对于线弹性结构， 其自相关函数 可表示为： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115525941 A 2将式(11)带入式(12)进行求解并进行变量代换， 可求得第i测点相对位移响应自相 关 函数为： 式(13)中 为外部激励Pm(t)和Pn(t+τ )的协方差函数， 对第i测点相对位移响应自 相关函数进行 Fourier变换 可求得其功率谱密度函数， 即： 式(13)带入式(14)， 求 解出第i测点相对位移响应功率谱密度函数为： 式中 表示Pm(t)和Pn(t)的互功率谱密度函数， 且有： 其中 分别为结构第m、 n阶广义刚度， 对于小阻尼体系， 式(15)中交 叉项对于结构响应贡献极小， 故式(15)可简化 为： 当地表激励加速度 为均值零的高斯分布， 外荷载Pn(t)的功率谱密度函数 可表 示为： 将式(17)、 (19)代入式(18)可求解第i测点相对位移响应功率谱密度 函数， 由功率谱密 度函数和方差的关系， 可 得到第i测点相对位移二阶中心 矩(以下简称位移二阶矩)为： 3.根据权利要求2所述的基于统计矩比值的无模型检测方法， 其特征在于， 所述步骤二 具体为： 较高模态对式(20)位移二阶矩贡献较小， 当采用结构第一阶主频响应信号进行位权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115525941 A 3