基于振动加速度信号的结构损伤识别方法摘要：在理论上分析的梁振动微分方程的基础上，建立了梁振动加速度与曲率的数学关系，并根据刚度、曲率和加速度的关系提出了一种新的结构损伤识别方法，该方法仅需结构振动时的加速度信号，即以某一时刻结构各点加速度值的二阶导数作为损伤指标识别损伤。理论上，该指标对损伤的敏感程度高于曲率模态指标。通过对一单跨单层钢筋混凝土刚架的数值模拟表明，该指标对结构损伤敏感，损伤处损伤指标曲线发生明显突变，且突变幅度随损伤程度增加而增加。该方法直接使用结构振动加速度信号，避开了测量结构频率和振型，实际应用方便。关键词：损伤识别 加速度信号 环境激励 模态分析中图分类号： 文献标识码：结构在长时间的服役过程中，难免受到外界因素（如到冲击、地震、环境腐蚀、风等）的影响导致结构材料内部发生变化形成各种各样的损伤，假如不能及时的发现并进行相应处理，将会给人民的生命财产带来了巨大的威胁【1】。近年来，学术界提出了基于结构模态振型的损伤识别方法【2～7】，这类方法的基本思想是：结构损伤区域内振型变化量大，以振型相对变化量作为损伤定位参数,即根据结构损伤前后振型的差值与损伤前振型比值的变化来确定损伤位置和程度，常用的方法有：模态置信度法、模态正交法、振型曲率法、振型变化图形法等。然而这类方法应用于实际存在以下问题【8】，对损伤敏感的高阶模态振型识别难度大、环境噪声对识别结果影响大、对振型的差分等处理尽管能提高对损伤的敏感性，但噪声信号的影响也往往会被放大等。结构反应加速度信号采集方便，精确度高，技术相对成熟，直接使用加速度信号作为损伤识别指标不易丢失结构的损伤信息。因此，进展一种直接利用加速度信号的损伤识指标方法是非常有必要的。本文在理论推导的基础上，提出一种新的结构损伤识别方法，同时结合数值讨论算例验证本方法的识别效果。1 损伤识别原理设均质等截面欧拉梁单位长度质量为,抗弯刚度为，横向位移为，则其无阻尼横向振动方程为： （1）根据模态理论，式（1）解的形式为： （2）式中：表示振动形状，它不随时间而变化；是单自由度体系无阻尼自由振动方程，表示随时间变化的振幅。将式（2）带入式（1），并以“”表示对位置的导数，以“”表示对时间的导数，可得： （3）式（3）中左边仅为的函数，右边仅为的函数。假如要对所有的和都成立，必须都等于一个常数。设该常数为，则有 （4）由式（4）得到两个独立的微...
