一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法、介质及系统与流程

本发明属于异形钢结构拼接式安装质量检测，具体而言，涉及一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法、介质及系统。

背景技术：

1、异形钢结构广泛应用于现代建筑和基础设施工程中,具有结构轻巧、造型灵活、施工便捷等优点。与传统的直线钢结构相比,异形钢结构可以更好地满足建筑设计的多样化需求,实现更加优美流畅的造型效果。在大跨度桥梁、高层建筑、体育场馆等工程中,异形钢结构已成为首选的结构形式。

2、然而,异形钢结构的制造和安装也更加复杂,需要更加精细的质量控制。异形钢结构通常由多个预制的钢构件通过焊接或螺栓连接而成,在拼接过程中如果接头质量出现问题,很容易导致整个结构承载能力下降,甚至出现局部失稳或整体坍塌。因此,如何有效检测和评估异形钢结构拼接接头的安装质量,成为确保工程安全的关键技术问题之一。

3、现有的异形钢结构接头质量检测方法主要包括以下几种:

4、1.目视检查法:通过人工肉眼观察接头的外观情况,判断是否存在裂纹、变形等缺陷。这种方法简单易行,但依赖检查人员的主观经验,难以发现内部隐藏缺陷,检测结果的可靠性较低。

5、2.无损检测法:采用超声波、x射线等无损检测技术对接头进行扫描检查,可以发现内部的缺陷情况。这种方法能够更加客观、定量地评估接头质量,但检测成本较高,且需要专业的检测设备和人员,不太适合现场快速检测。

6、3.破坏性试验法:通过试验破坏的方式,评估接头的承载能力和变形特性,从而推断接头的质量状况。这种方法能够准确反映接头的实际承载性能,但需要对试件进行破坏性试验,无法对实际工程结构进行检测。

7、上述几种方法各有优缺点,在工程实践中常常需要采用多种检测手段进行综合评估。但这些传统的检测方法往往费时费力,很难快速、全面地掌握整个异形钢结构的整体质量状况。特别是对于一些复杂异形的钢结构,如何在施工过程中及时发现并修正质量问题,始终是一个亟待解决的技术难题。

8、为此,急需研发一种新型的异形钢结构拼接接头质量检测技术,能够快速、无损地评估整个结构的安装质量,及时发现并定位质量问题,为确保工程安全提供有效支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法、介质及系统，能够解决现有技术难以快速、无损地评估整个异形钢结构拼接式安装质量的技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明的第一方面提供一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法，其中，采用高频微振动发生器和振动传感器以及超声探测设备对异形钢结构拼接式安装质量进行检测，

4、具体包括以下步骤：

5、s10、获取在待检测异形钢结构的每个接头上安装的振动传感器采集的振动信号，所述振动信号的信号源来自设置在异形钢结构的每个组装模块上的高频微振动发生器，所述每个高频微振动发生器的发出的振动信号频率不同；

6、s20、对每个振动信号进行预处理，得到预处理振动信号；

7、s30、对每个预处理振动信号采用傅里叶变换进行分解，得到对应每个高频微振动发生器的振动信号组；

8、s40、对每个振动信号组计算振动衰减向量,得到每个振动传感器处的振动衰减向量记为实际振动衰减向量；

9、s50、建立所述待检测异形钢结构的有限元模型，根据结构几何参数、材料性能模拟计算得到每个振动传感器处的理论振动衰减向量；

10、s60、比较实际振动衰减向量与理论振动衰减向量,计算两者之间的区别程度,记为衰减差；

11、s70、以衰减差大于预设衰减差阈值对应的振动传感器安装区域作为质量问题区域，并对所述质量问题区域采用超声探测设备进行超声探测，返回超声探测信号；

12、s80、采用预先训练好的超声探测质量模型，输入所述超声探测信号，得到对应质量问题区域的质量向量；

13、s90、结合全部质量问题区域的质量向量，计算整个待检测异形钢结构的整体质量指数并输出给施工人员。

14、进一步的，所述s10的具体步骤包括：

15、步骤1、在待检测的异形钢结构的每个接头处安装有一个振动传感器，用于采集来自该接头处高频微振动发生器产生的振动信号，其中每个高频微振动发生器发出的振动信号频率不同；

16、步骤2、通过所述振动传感器采集到的振动信号包含了异形钢结构各接头处的振动特性信息，为后续的振动分析奠定基础。

17、所述s20的具体步骤包括：

18、步骤1、采用带通滤波器对所述振动信号进行滤波，去除高频噪声和低频干扰信号，保留感兴趣的振动频段；

19、步骤2、将所述振动信号幅值归一化到统一的量纲，以消除由于安装位置、传感器灵敏度等因素造成的振幅差异；

20、步骤3、采用汉宁窗等窗函数对所述振动信号进行加窗处理，以降低频谱泄漏，提高频域分析的准确性；

21、步骤4、经过上述预处理后，可以得到高质量的预处理振动信号，为后续的频域分析奠定基础。

22、所述s30的具体步骤包括：

23、步骤1、对每个预处理振动信号x(t)采用傅里叶变换，将其从时域转换到频域，表示为

24、步骤2、通过傅里叶变换，可以得到每个振动传感器对应的振动信号组，反映了异形钢结构各接头处的振动特性。

25、所述s40的具体步骤包括：

26、步骤1、对于每个振动信号组x(f)，提取其中的主要振动频率分量fi，并记录其幅值ai；

27、步骤2、计算相邻振动传感器之间的振动信号幅值比值ri，i+1＝ai+1/ai，作为该频率分量的振动衰减比；

28、步骤3、将不同频率分量的振动衰减比组成一个振动衰减向量其中n为振动传感器的数量，作为每个振动传感器处的实际振动衰减向量。

29、所述s50的具体步骤包括：

30、步骤1、收集待检测异形钢结构的几何尺寸、材料性能等参数，并将其输入有限元分析软件；

31、步骤2、在有限元模型上布置与实际试验相同位置的振动传感器节点；

32、步骤3、对有限元模型施加与实际试验相同的振动激励，计算各振动传感器节点处的振动响应；

33、步骤4、提取各振动传感器节点处的振动信号幅值，计算相邻节点间的振动衰减比，组成理论振动衰减向量

34、所述s60的具体步骤包括：

35、步骤1、计算实际振动衰减向量与理论振动衰减向量之间的欧氏距离

36、步骤2、根据实际工程经验，设定一个振动衰减差阈值δ，例如δ＝0.2；

37、步骤3、如果d>δ，则认为该振动传感器所在区域存在质量问题，需要进一步采用超声检测。

38、所述s70的具体步骤包括：

39、步骤1、在质量问题区域的表面布置若干个超声探头，发射和接收超声信号；

40、步骤2、记录超声探测信号，包括信号幅度、传播时间等参数；

41、步骤3、将所述超声探测信号输入到预先训练好的超声探测质量模型中，输出该区域的质量向量。

42、所述超声探测质量模型的训练步骤包括：

43、步骤1、收集大量具有已知质量状况的异形钢结构样品，并对其进行超声探测，获得大量的超声探测数据；

44、步骤2、将所述超声探测数据及其对应的质量状况标签，作为训练样本输入到机器学习算法中，例如支持向量机(svm)或神经网络；

45、步骤3、训练得到超声探测质量模型,该模型可以将新的超声探测信号映射到材料质量状况。

46、所述s90的具体步骤包括:

47、步骤1、对于每个质量问题区域,根据其质量向量判断该区域的质量状态,例如良好、一般或较差；

48、步骤2、将各质量问题区域的质量状态进行加权平均,得到整体质量指数,权重可以根据质量问题区域的面积或重要性来确定；

49、步骤3、将计算得到的整体质量指数输出给施工人员,作为最终的质量评估结果。

50、在上述技术方案的基础上，本发明的一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法还可以做如下改进:

51、其中，所述高频微振动发生器发出的振动信号频率在5khz到10khz之间。

52、进一步的，每个高频微振动发生器发出的振动信号的频率不同。

53、进一步的，相邻的高频微振动发生器的频率差不小于500hz。

54、进一步的，所述高频微振动发生器发出的振动振幅小于1mm。

55、其中，所述振动衰减差阈值为0.2。

56、其中，所述s20的具体步骤包括:

57、步骤1、采用带通滤波器对所述振动信号进行滤波,去除高频噪声和低频干扰信号,保留感兴趣的振动频段；

58、步骤2、将所述振动信号幅值归一化到统一的量纲,以消除由于安装位置、传感器灵敏度造成的振幅差异；

59、步骤3、采用汉宁窗函数对所述振动信号进行加窗处理,以降低频谱泄漏,提高频域分析的准确性。

60、其中，所述超声探测质量模型的训练步骤包括:

61、步骤1、收集大量具有已知质量状况的异形钢结构样品,并对其进行超声探测,获得大量的超声探测数据；

62、步骤2、将所述超声探测数据及其对应的质量状况标签,作为训练样本输入到卷积神经网络中；

63、步骤3、训练得到超声探测质量模型。

64、本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行上述的一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法。

65、本发明的第三方面提供一种异形钢结构拼接式安装质量检测系统，其中，包含上述的计算机可读存储介质。

66、与现有技术相比较，本发明提供的一种异形钢结构拼接式安装质量检测方法、介质及系统的有益效果是：

67、1.检测效率高:传统的目视检查法和无损检测法存在检测效率低的问题,无法及时发现并修正质量问题。本发明利用多个振动传感器同步采集振动信号,通过频域分析快速评估各接头处的安装质量,大幅提高了检测效率。

68、2.检测精度高:与单一振动信号的检测方法相比,本发明采用多个振动信号来计算振动衰减向量,能够更加准确地反映结构各部位的振动特性,从而大幅提高了检测的准确性和可靠性。

69、3.检测范围广:本发明结合振动分析和超声探测两种检测手段,不仅能够快速定位质量问题区域,而且还能进一步采用超声波探测技术对这些问题区域进行深入分析,全面评估整个结构的质量状况。

70、4.无损检测:本发明基于非破坏性的振动和超声波检测技术,无需对结构进行破坏性试验,既能够保证结构的完整性,又能够快速获得准确的质量评估结果。

71、总之，本发明提出的异形钢结构拼接式安装质量检测方法,充分利用了振动信号的频域特征和超声探测的优势,实现了快速、高精度和全面的质量评估,解决了现有技术难以快速、无损地评估整个异形钢结构拼接式安装质量的技术问题。