重庆大学杨永斌获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别模型和应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118551430B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410256523.6,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别模型和应用是由杨永斌;徐昊;陈锦设计研发完成,并于2024-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别模型和应用在说明书摘要公布了:本发明属于桥梁健康监测检测技术领域,提出了一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别模型和应用。过程为:一、数据采集阶段:S1布置四自由度车体‑车轮‑桥系统;S2建立相应运动微分方程。二、识别桥梁模态计算阶段:S3利用运动方程建立车轮竖向接触响应;S4基于接触响应方程,利用小波变换识别桥梁模态。三、消除桥梁阻尼影响、构建桥梁模态振型阶段:S5利用前、后车轮的小波系数消除桥梁阻尼影响项;四、应用:在实际桥梁监测运用中,基于得到的桥梁第n阶模态振型,识别桥梁模态,应用于评估桥梁健康状态。本发明能够消除桥梁阻尼带来的影响,更好地识别桥梁的频率,并提取出更精准的桥梁模态振型,从而精准高效地评估桥梁健康状态。
本发明授权一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别模型和应用在权利要求书中公布了:1.一种考虑桥梁阻尼影响的桥梁模态振型驱车识别应用,其特征在于,过程为:一、数据采集阶段:S1布置四自由度车体-车轮-桥系统:其中四组加速度传感器分别用于收集测量车的左前1f和右前2f、左后1r和右后2r四个车轮竖向加速度响应另外四组加速度接收器用于收集四个车轴处车体竖向加速度响应基于四个车轴处竖向加速度响应,反算出车体重心处的竖向加速度响应和扭转加速度响应将装有八组加速度传感器的测量车布置在桥梁上;S2建立相应运动微分方程:根据车体-车轮-桥耦合系统,建立桥梁竖向运动方程、测量车车体重心处的竖向和扭转振动响应运动方程、测量车的左前1f和右前2f、左后1r和右后2r四个车轮竖向振动响应运动方程;二、识别桥梁模态计算阶段:S3利用运动方程建立车轮竖向接触响应:根据桥梁竖向运动方程、测量车车体重心处的竖向和扭转振动响应运动方程、竖向振动响应运动方程,建立考虑阻尼影响的桥梁竖向位移响应方程5; 其中:H为单位阶跃函数,u代表桥梁竖向位移,x为从起始点到桥梁响应观测点的距离,运动测量车运动开始处作为参考点,t为车体运动时间,tij为车轮到观测点的时间,T代表车中心到观测点的时间,n是桥梁第n阶模态,f代表前轮,r代表后轮,i=1表示左轮1、i=2表示右轮2;v为车体运动速度,L为桥梁长度;Δstn,j、AbD,n、BbD,n、Ad,n、Bd,n为数学参数,具体计算方法如下: 为车轮与桥梁的接触点加速度响应,为前车轮与桥梁的接触点加速度响应,为后车轮与桥梁的接触点加速度响应,ωb,n、ωbD,n分别为桥梁的自振频率、阻尼频率;n表示桥梁的第n阶模态振型;ξb,n为桥梁的第n阶模态下的阻尼比系数,EI是桥梁刚度,d为车轮间距,dij代表前后轮距离车中心的距离,Mv代表车体质量、mwij代表车轮质量,g为重力加速度 式中,m,c分别为桥梁单位长度的质量、阻尼;测量车的车轮w与车体之间利用车轴悬挂系统进行连接,假设测量车为xoz平面对称模型,即左右对称模型,故测量车左右i=1,2参数一致;mwif为测量前车轮质量,mwir为测量后车轮质量,csif、csir、cwif、cwir分别为前车轴、后车轴、前车轮和后车轮的阻尼,ksif、ksir、kwif、kwir分别为前车轴、后车轴、前车轮和后车轮的刚度,ywif为前车轮f竖向的位移,ywir为后车轮r竖向的位移,为前车轮f竖向的速度,为后车轮r竖向的速度,为前车轮f竖向的加速度,为后车轮r的竖向加速度,ucif为前车轮f竖向接触响应的位移,ucir为后车轮r竖向接触响应的位移,为前车轮f竖向接触响应的速度,为后车轮r竖向接触响应的速度;根据方程4和5,滤波处理后,建立前f、后r车轮竖向接触响应理论方程13; S4基于接触响应方程,利用小波变换识别桥梁模态:基于小波变换函数,前、后车轮竖向接触响应公式13转换成公式15; 其中,其余参数计算方法如下: 根据公式15,得到前、后车轮的小波变换公式为 Ψ*anωbD,n为小波基函数,an为小波滤波带宽尺度,t为时间变量;|Φj,nan,t|为小波系数,即前、后车轮与桥梁的两接触点在第n阶的模态瞬时振幅;从公式21可以发现,桥梁的第n阶模态瞬时振幅同时受到衰减项和桥梁模态的影响,其中衰减项即包含桥梁阻尼ξb,n的影响;三、消除桥梁阻尼影响、构建桥梁模态振型阶段:S5利用前、后车轮的小波系数消除桥梁阻尼影响项:基于公式21,前、后车轮接触响应的小波系数分别表示为: 通过前、后两自由度的空间相关性,即利用前、后车轮的两个小波系数瞬时幅值相除,得到每个时间点t下观测点的无桥梁阻尼影响的桥梁瞬时模态振型: 进一步,将各个时间观测点叠加后,得到桥梁第n阶模态振型; 其中,ρk为时间点tk下第n阶模态幅值;四、应用:在实际桥梁监测运用中,基于得到的桥梁第n阶模态振型,识别桥梁模态,应用于评估桥梁健康状态。
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