刘红彪， 郭 迅， 李国东

(中国地震局 工程力学研究所，哈尔滨 150080)

结构损伤诊断技术早期主要用于航空、航天领域［1]。近年来，随着大跨度桥梁、超高层建筑、大跨空间结构、大型水坝、核电站、海洋采油平台等重大工程以及输油、供水、供气等管网系统的建设，为适应生命线等重大工程防灾减灾的现实需求，针对土木工程和基础设施的健康监测与损伤诊断技术迅速成为国际学术界和工程界关注的热点［2－3]。基于振动的结构损伤诊断方法，先后有动力指纹诊断法、模型修正与系统识别法［4]以及对称信号法等［5]。但上述方法均有各自的适用条件，还不能满足结构损伤诊断的实际需求。基于上述背景，本文提出了一种基于欧姆听觉定律［6－7]的“乐音准则法”，以一个新的视角，探索结构在损伤前后特定标志参数的变化。初步研究结果表明，该方法对于诊断均匀、规整的一维(杆、索)或二维(板、壳)结构的损伤十分有效。

1 乐音的物理特征

音即声波，是振动在空气中的传播。乐音是具有基波和频率为基波整数倍的谐波的音，是频率分布有规律的一组振动的组合［8]。在音乐学科中，按照十二平均律把一个八度音程(从1到高音1)平均分成12个相等的半音，各相邻半音频率的比值相同，并且一个音程从始到末，频率加倍(称为一个倍频程或八度音，英文称Octave)。以c调为例，1=c，则各个半音的频率可计算如下。设“1”音(do)的频率为f0，则一个倍频程后高音的频率为2f0。从f0到2f0分为12份，每一份对应一个频率值，各相邻两个频率比相等，则各半音的频率值为国际标准音“6”音(a=la)的频率为440 Hz［9]，则各半音及音级对应的振动频率如表1所示。……