CN102565283B - 一种检测建筑杆件损伤程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测建筑杆件损伤程度的方法，通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量；通过所述建筑杆件两端点的位移向量获取t+Δt时刻建筑杆件的应变增量；获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值，获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量、剪切模量和屈服应力；获取t+Δt时刻建筑杆件应力预测值；判断建筑杆件是否处于弹性状态，如果是，则建筑杆件应力预测值即为t+Δt时刻建筑杆件应力；如果否，则处于塑性状态，获取t+Δt时刻建筑杆件应力；根据t+Δt时刻建筑杆件应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值；判断是否在损伤值范围内，如果是，对建筑杆件进行更换。降低了误差率和事故发生率，避免了不必要的事故伤害，从而实现精确分析建筑杆件的受力性能及损伤评估，满足需要。

Description

一种检测建筑杆件损伤程度的方法

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，特别涉及一种检测建筑杆件损伤程度的方法。

背景技术

根据损伤力学的研究，在外部荷载作用下，建筑杆件内部会产生微裂纹、微孔洞等损伤。由于损伤的存在，建筑杆件的刚度及强度均会降低，且随着损伤程度的增大，建筑杆件的性能也将逐步降低，因此要想准确获得建筑杆件结构的反应需考虑损伤的影响。目前现有技术中常用的检测方法包括：基于理想弹塑性材料本构模型的检测方法、基于等向强化材料本构模型的检测方法以及基于混合强化材料本构模型的检测方法。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

由于三维实体单元与空间梁单元在计算简化过程中存在根本区别，因此现有技术中的基于混合强化材料本构模型的检测方法不适用于如单层网壳结构、桁架结构等大跨度空间钢结构中杆件，无法获得此类结构中杆件应力与应变关系及杆件的损伤值，无法考虑材料损伤演化对其屈服强度和杆件刚度的影响，因而不能对杆件的受力性能及其损伤程度进行精确评估；基于理想弹塑性材料本构模型的检测方法、基于等向强化材料本构模型的检测方法适用于如单层网壳结构、桁架结构等大跨度空间钢结构中杆件，但存在较高的误差率，并且由于不能对建筑杆件损伤程度进行正确的检测，使得不能及时的对损伤杆件进行更换，存在较高的事故发生率。

发明内容

本发明提供了一种检测建筑杆件损伤程度的方法，实现了考虑材料损伤演化对其屈服强度和建筑杆件刚度的影响，对建筑杆件的受力性能及其损伤程度进行了精确的检测，降低了误差率和事故发生率，详见下文描述：

一种检测建筑杆件损伤程度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量；

(2)通过所述建筑杆件两端点的位移向量获取t+Δt时刻建筑杆件的应变增量dε_ij；

(3)获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值D，根据所述杆件损伤值D获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量E^D、剪切模量G^D和屈服应力

(4)根据所述建筑杆件的应变增量dε_ij和所述建筑杆件的弹性模量E^D获取建筑杆件弹性应力增量Δσ_ij和t+Δt时刻建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij；

(5)根据所述建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij判断所述建筑杆件是否处于弹性状态，如果是，则所述建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij即为t+Δt时刻建筑杆件应力；如果否，则处于塑性状态，获取所述t+Δt时刻建筑杆件应力；

(6)计算建筑杆件不同方向的背应力增量，并将所述建筑杆件不同方向的背应力增量与t时刻建筑杆件背应力^tα_ij求和得到t+Δt时刻建筑杆件背应力^t+Δtα_ij；

(7)根据所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变，通过所述t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值；

(8)判断所述t+Δt时刻建筑杆件损伤值是否在损伤值范围内，如果是，对所述t+Δt时刻建筑杆件损伤值对应的所述建筑杆件进行更换，执行步骤(9)，如果否，不进行更换，执行步骤(9)；

(9)通过所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取新的建筑杆件的内力，设置时间t为t+Δt，重新执行步骤(1)。

所述通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量具体为：

通过所述建筑杆件的内力和外力之差获取t时刻建筑杆件两端点的加速度向量，通过所述加速度向量和中心差分法获取t+Δt时刻的所述建筑杆件两端点的位移向量。

所述获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值D，根据所述杆件损伤值D获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量E^D、剪切模量G^D和屈服应力具体为：

E^D＝(1-ξ₁D)E₀

$G^D=\frac{(1-{\mathrm{\ξ}}_{1}D)E_0}{2(1+v)}$

${\mathrm{\σ}}_s^D={(1-{\mathrm{\ξ}}_{2}D)}^t{\mathrm{\σ}}_s$

式中，E₀为建筑杆件未损伤时弹性模量；^tσ_s为t时刻杆件屈服应力，ξ₁和ξ₂为建筑杆件的材料系数，ν为泊松比。

所述处于塑性状态，获取所述t+Δt时刻建筑杆件应力具体为：

1)获取t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和由扭转引起的剪切应力增量；

${\mathrm{d\σ}}_{11}=E^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{11}-{\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p)=E^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{11}-\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)]$

${\mathrm{d\σ}}_{12}={2G}^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{12}-{\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p)={2G}^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{12}-\mathrm{d\λ}\×(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)]$

其中， $\mathrm{d\λ}=\frac{\mathrm{da}}{\mathrm{db}+\mathrm{dc}+\mathrm{dd}};$

$\mathrm{da}=\frac{2}{3}{E}^D(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{11}+4G^D(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{12}$

$\mathrm{db}=\frac{4}{9}{E}^D{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+4G^D{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2$

$\mathrm{dc}=c(1-N)[\frac{2}{3}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+2{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]$

$\mathrm{dd}=\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_s^D{E}^{p}N{[\frac{4}{9}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+\frac{4}{3}{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]}^{1/2}$

其中，N为混合强化系数，^tα₁₁和^tα₁₂分别为t时刻不同方向的背应力；E^p为塑性屈服模量，c＝2E^p/3；

2)将所述t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和所述扭转引起的剪切应力增量分别与t时刻轴向应力^tσ₁₁和扭转引起的剪切应力^tσ₁₂求和，得到所述t+Δt时刻建筑杆件应力。

所述根据所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变，通过所述t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值具体为：

1)计算不同方向塑性应变增量；

$d{\mathrm{\ϵ}}_{11}^p=\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)$

${\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p=\mathrm{d\λ}(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)$

2)获取等效塑性应变；

${\mathrm{d\ϵ}}_p=\sqrt{{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p\right)}^2+\frac{4}{3}{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p\right)}^2}$

3)判断当前时刻建筑杆件的加卸载状态，并计算循环过程中最大等效塑性应变ε_m，通过所述最大等效塑性应变ε_m获取所述t+Δt时刻杆件损伤值。

所述判断当前时刻建筑杆件的加卸载状态，并计算循环过程中最大等效塑性应变ε_m，通过所述最大等效塑性应变ε_m获取所述t+Δt时刻杆件损伤值具体为：

若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为弹性卸载或中性变载，则无新的损伤，若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为塑性加载，则计算所述t+Δt时刻杆件损伤值：

$D_{t+\mathrm{\Δt}}=(1-\mathrm{\β})\frac{{\mathrm{\ϵ}}_m}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}{R}_v+{\mathrm{\βR}}_v\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ϵ}}_i}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}$

式中，β为损伤权值；ε_i为第i个加载半周期的等效塑性应变；为极限塑性应变；R_v为三轴应力因子。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种检测建筑杆件损伤程度的方法，本发明通过获得到的任意时刻建筑杆件的应力增量及建筑杆件损伤值对建筑杆件进行检测，当建筑杆件损伤值属于预设范围值时，对建筑杆件损伤值对应的建筑杆件进行及时的更换，从而实现精确分析建筑杆件的受力性能及损伤评估，降低了误差率和事故发生率，避免了不必要的事故伤害，满足了实际应用中的需要。

附图说明

图1为本发明提供的一种检测建筑杆件损伤程度的方法的流程图；

图2为本发明提供的圆钢管位移加载模式图；

图3为本发明提供的圆钢管应力应变对比图；

图4为本发明提供的圆钢管损伤值的对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了考虑材料损伤演化对其屈服强度和建筑杆件刚度的影响，对杆件的受力性能及其损伤程度进行了精确的检测，降低了误差率和事故发生率，参见图1，本发明实施例提供了一种检测建筑杆件损伤程度的方法，详见下文描述：

101：通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量；

其中，具体实现时，该步骤具体为：通过建筑杆件的内力和外力之差获取t时刻建筑杆件两端点的加速度向量，通过加速度向量和中心差分法获取t+Δt时刻的建筑杆件两端点的位移向量。

102：通过建筑杆件两端点的位移向量获取t+Δt时刻建筑杆件的应变增量dε_ij；

其中，该步骤具体为：将建筑杆件两端点的位移向量带入几何方程得到t+Δt时刻建筑杆件的应变增量dε_ij。

103：获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值D，根据杆件损伤值D获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量E^D、剪切模量G^D和屈服应力

其中，该步骤具体为：

E^D＝(1-ξ₁D)E₀           (1)

$G^D=\frac{(1-{\mathrm{\ξ}}_{1}D)E_0}{2(1+v)}---\left(2\right)$

${\mathrm{\σ}}_s^D={(1-{\mathrm{\ξ}}_{2}D)}^t{\mathrm{\σ}}_s---\left(3\right)$

式中，E₀为建筑杆件未损伤时弹性模量；^tσ_s为t时刻杆件屈服应力，ξ₁和ξ₂为建筑杆件的材料系数，ν为泊松比。

104：根据建筑杆件的应变增量dε_ij和建筑杆件的弹性模量E^D获取建筑杆件弹性应力增量Δσ_ij和t+Δt时刻建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij；

其中，该步骤具体为：通过建筑杆件的应变增量dε_ij和建筑杆件的弹性模量E^D获取建筑杆件弹性应力增量Δσ_ij，并将建筑杆件弹性应力增量与t时刻建筑杆件应力^tσ_ij相加，获取t+Δt时刻建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij。

105：根据建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij判断建筑杆件是否处于弹性状态，如果是，则建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij即为t+Δt时刻建筑杆件应力；如果否，则处于塑性状态，获取t+Δt时刻建筑杆件应力；

其中，由于在有限元分析中常将空间网格结构中杆件简化为梁单元，因此单元应力仅包含轴向应力σ₁₁和由扭转引起的剪切应力σ₁₂，为此当处于塑性状态，获取t+Δt时刻建筑杆件应力的步骤具体为：

$\mathrm{da}=\frac{2}{3}{E}^D(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{11}+4G^D(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{12}---\left(4\right)$

$\mathrm{db}=\frac{4}{9}{E}^D{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+4G^D{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2---\left(5\right)$

$\mathrm{dc}=c(1-N)[\frac{2}{3}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+2{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]---\left(6\right)$

$\mathrm{dd}=\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_s^D{E}^{p}N{[\frac{4}{9}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+\frac{4}{3}{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]}^{1/2}---\left(7\right)$

$\mathrm{d\λ}=\frac{\mathrm{da}}{\mathrm{db}+\mathrm{dc}+\mathrm{dd}}---\left(8\right)$

其中，N为混合强化系数，^tα₁₁和^tα₁₂分别为t时刻不同方向的背应力；E^p为塑性屈服模量，c＝2E^p/3。

1)获取t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和由扭转引起的剪切应力增量；

${\mathrm{d\σ}}_{11}=E^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{11}-{\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p)=E^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{11}-\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)]---\left(9\right)$

${\mathrm{d\σ}}_{12}={2G}^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{12}-{\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p)={2G}^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{12}-\mathrm{d\λ}\×(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)]---\left(10\right)$

2)将t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和扭转引起的剪切应力增量分别与t时刻轴向应力^tσ₁₁和扭转引起的剪切应力^tσ₁₂求和，得到t+Δt时刻建筑杆件应力。

106：计算建筑杆件不同方向的背应力增量，并将建筑杆件不同方向的背应力增量与t时刻建筑杆件背应力^tα_ij求和得到t+Δt时刻建筑杆件背应力^t+Δtα_ij；

${\mathrm{d\α}}_{11}=c(1-N)\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)---\left(11\right)$

dα₁₂＝c(1-N)dλ×(^t+Δtσ₁₂-^tα₁₂)                        (12)

其中，t+Δt时刻建筑杆件背应力^t+Δtα_ij将用于下一时刻判断建筑杆件是否处于弹性或塑性状态。

107：根据t+Δt时刻建筑杆件应力获取t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变，通过t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值；

其中，该步骤具体为：

1)计算不同方向塑性应变增量；

$d{\mathrm{\ϵ}}_{11}^p=\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)---\left(13\right)$

${\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p=\mathrm{d\λ}(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)---\left(14\right)$

2)获取等效塑性应变；

${\mathrm{d\ϵ}}_p=\sqrt{{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p\right)}^2+\frac{4}{3}{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p\right)}^2}---\left(15\right)$

其中，还可以获取到t+Δt时刻屈服应力，

其中，获取到的t+Δt时刻屈服应力与步骤106中的t+Δt时刻建筑杆件背应力^t+Δtα_ij作用相同，为下一循环时判断建筑杆件处于弹性或塑性状态做准备。

3)判断当前时刻建筑杆件的加卸载状态，并计算循环过程中最大等效塑性应变ε_m，通过最大等效塑性应变ε_m获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值。

其中，该步骤具体为：若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为弹性卸载或中性变载，则无新的损伤，若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为塑性加载，则计算t+Δt时刻建筑杆件损伤值：

$D_{t+\mathrm{\Δt}}=(1-\mathrm{\β})\frac{{\mathrm{\ϵ}}_m}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}{R}_v+{\mathrm{\βR}}_v\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ϵ}}_i}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}---\left(17\right)$

式中，β为损伤权值；ε_i为第i个加载半周期的等效塑性应变；为极限塑性应变；R_v为三轴应力因子。

108：判断t+Δt时刻建筑杆件损伤值是否在损伤值范围内，如果是，对t+Δt时刻建筑杆件损伤值对应的建筑杆件进行更换，执行步骤109，如果否，不进行更换，执行步骤109；

其中，损伤值范围根据实际应用中的需要进行设定，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

109：通过t+Δt时刻建筑杆件应力获取新的建筑杆件的内力，设置时间t为t+Δt，重新执行步骤101。

下面通过具体的试验来验证本发明实施例提供的一种检测建筑杆件损伤程度的方法的可行性，详见下文描述：

参见图2，该实施例中的建筑杆件以一根长为1m，截面为Φ89×4的圆钢管为例进行说明，圆钢管一端固定一端自由，并在其自由端施加侧向位移循环荷载。该圆钢管的材料性能如表1所示：

表1材料特性

加载时间为5s时，圆钢管屈服应力为238.3MPa；当卸载后反向加载，圆钢管再次进入屈服时，圆钢管屈服应力为233.3MPa。由于存在Bauschinger效应，反向加载屈服应力降低。采用本方法由于假设屈服曲面做等向扩张，加载时间为5s时，圆钢管屈服应力为239.5MPa；当卸载后反向加载，圆钢管再次进入屈服时，圆钢管屈服应力仍为239.5MPa。反向加载圆钢管屈服应力并未降低，违背了Bauschinger效应。由图3可以看出，当轴向应力相同时，采用本方法所得圆钢管轴向应变大于采用现有技术所得结果，且随着位移荷载的不断循环，现有技术与采用本方法所得圆钢管屈服应力间的差别将逐渐增大，且前者所得屈服应力较高。由图4可以看出，与本方法相比，在轴向应力相同时，采用理想弹塑性材料本构模型所得圆钢管轴向应变值较大，因此将高估杆件的损伤值；采用等向强化材料本构模型所得圆钢管轴向应变值较小，因此将低估杆件损伤值。因此采用已有材料本构模型或高估或低估结构的极限承载力。

由前述分析可知，采用理想弹塑性材料本构模型及等向强化材料本构模型均不能反映材料的Bauschinger效应，与试验所得结果有较大差异；采用本方法能够反映当圆钢管进入屈服后反向加载屈服强度降低的效应，即Bauschinger效应。同时采用现有技术的材料本构模型对杆件的损伤程度进行评估，所得杆件的损伤程度或过大或过小，而采用本方法考虑Bauschinger效应的损伤评估方法所得杆件损伤程度介于二者之间，与实际结果相比误差更小，从而实现精确地分析建筑杆件的受力性能及损伤评估。

综上所述，本发明实施例提供了一种检测建筑杆件损伤程度的方法，本发明实施例通过获得到的任意时刻建筑杆件的应力增量及建筑杆件损伤值对建筑杆件进行检测，当建筑杆件损伤值属于预设范围值时，对建筑杆件损伤值对应的建筑杆件进行及时的更换，从而实现精确分析建筑杆件的受力性能及损伤评估，降低了误差率和事故发生率，避免了不必要的事故伤害，满足了实际应用中的需要。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种检测建筑杆件损伤程度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量；

(2)通过所述建筑杆件两端点的位移向量获取t+Δt时刻建筑杆件的应变增量dε_ij；

(3)获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值D，根据所述杆件损伤值D获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量E^D、剪切模量G^D和屈服应力

(4)根据所述建筑杆件的应变增量dε_ij和所述建筑杆件的弹性模量E^D获取建筑杆件弹性应力增量Δσ_ij和t+Δt时刻建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij；

(5)根据所述建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij判断所述建筑杆件是否处于弹性状态，如果是，则所述建筑杆件应力预测值^t+Δtσ_ij即为t+Δt时刻建筑杆件应力；如果否，则处于塑性状态，获取所述t+Δt时刻建筑杆件应力；

(6)计算建筑杆件不同方向的背应力增量，并将所述建筑杆件不同方向的背应力增量与t时刻建筑杆件背应力^tα_ij求和得到t+Δt时刻建筑杆件背应力^t+Δtα_ij；

(7)根据所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变，通过所述t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值；

(8)判断所述t+Δt时刻建筑杆件损伤值是否在损伤值范围内，如果是，对所述t+Δt时刻建筑杆件损伤值对应的所述建筑杆件进行更换，执行步骤(9)，如果否，不进行更换，执行步骤(9)；

(9)通过所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取新的建筑杆件的内力，设置时间t为t+Δt，重新执行步骤(1)；

其中，所述获取建筑杆件在t时刻的杆件损伤值D，根据所述杆件损伤值D获取t+Δt时刻建筑杆件的弹性模量E^D、剪切模量G^D和屈服应力具体为：

E^D＝(1-ξ₁D)E₀

$G^D=\frac{(1-{\mathrm{\ξ}}_{1}D)E_0}{2(1+v)}$

${\mathrm{\σ}}_s^D={(1-{\mathrm{\ξ}}_{2}D)}^t{\mathrm{\σ}}_s$

式中，E₀为建筑杆件未损伤时弹性模量；^tσ_s为t时刻杆件屈服应力，ξ₁和ξ₂为建筑杆件的材料系数，ν为泊松比。

2.根据权利要求1所述的一种检测建筑杆件损伤程度的方法，其特征在于，所述通过建筑杆件的内力和外力之差获取建筑杆件两端点的位移向量具体为：

通过所述建筑杆件的内力和外力之差获取t时刻建筑杆件两端点的加速度向量，通过所述加速度向量和中心差分法获取t+Δt时刻的所述建筑杆件两端点的位移向量。

3.根据权利要求1所述的一种检测建筑杆件损伤程度的方法，其特征在于，所述处于塑性状态，获取所述t+Δt时刻建筑杆件应力具体为：

1)获取t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和由扭转引起的剪切应力增量；

${\mathrm{d\σ}}_{11}=E^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{11}-{\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p)=E^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{11}-\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)]$

${\mathrm{d\σ}}_{12}={2G}^D(d{\mathrm{\ϵ}}_{12}-{\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p)={2G}^D[{\mathrm{d\ϵ}}_{12}-\mathrm{d\λ}\×(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)]$

其中， $\mathrm{d\λ}=\frac{\mathrm{da}}{\mathrm{db}+\mathrm{dc}+\mathrm{dd}};$

$\mathrm{da}=\frac{2}{3}{E}^D(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{11}+4G^D(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)d{\mathrm{\ϵ}}_{12}$

$\mathrm{db}=\frac{4}{9}{E}^D{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+4G^D{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2$

$\mathrm{dc}=c(1-N)[\frac{2}{3}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+2{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]$

$\mathrm{dd}=\frac{2}{3}{\mathrm{\σ}}_s^D{E}^{p}N{[\frac{4}{9}{(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)}^2+\frac{4}{3}{(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)}^2]}^{1/2}$

其中，N为混合强化系数，^tα₁₁和^tα₁₂分别为t时刻不同方向的背应力；E^p为塑性屈服模量，c＝2E^p/3；

2)将所述t+Δt时刻建筑杆件轴向应力增量和所述扭转引起的剪切应力增量分别与t时刻轴向应力^tσ₁₁和扭转引起的剪切应力^tσ₁₂求和，得到所述t+Δt时刻建筑杆件应力。

4.根据权利要求1所述的一种检测建筑杆件损伤程度的方法，其特征在于，所述根据所述t+Δt时刻建筑杆件应力获取t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变，通过所述t+Δt时刻建筑杆件等效塑性应变获取t+Δt时刻建筑杆件损伤值具体为：

1)计算不同方向塑性应变增量；

$d{\mathrm{\ϵ}}_{11}^p=\mathrm{d\λ}\×\frac{2}{3}(\mathrm{\σ}_{11}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{11}^t)$

${\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p=\mathrm{d\λ}(\mathrm{\σ}_{12}^{t+\mathrm{\Δt}}-\mathrm{\α}_{12}^t)$

2)获取等效塑性应变；

${\mathrm{d\ϵ}}_p=\sqrt{{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{11}^p\right)}^2+\frac{4}{3}{\left({\mathrm{d\ϵ}}_{12}^p\right)}^2}$

3)判断当前时刻建筑杆件的加卸载状态，并计算循环过程中最大等效塑性应变ε_m，通过所述最大等效塑性应变ε_m获取所述t+Δt时刻杆件损伤值。

5.根据权利要求4所述的一种检测建筑杆件损伤程度的方法，其特征在于，所述判断当前时刻建筑杆件的加卸载状态，并计算循环过程中最大等效塑性应变ε_m，通过所述最大等效塑性应变ε_m获取所述t+Δt时刻杆件损伤值具体为：

若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为弹性卸载或中性变载，则无新的损伤，若当前时刻建筑杆件的加卸载状态为塑性加载，则计算所述t+Δt时刻杆件损伤值：

$D_{t+\mathrm{\Δt}}=(1-\mathrm{\β})\frac{{\mathrm{\ϵ}}_m}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}{R}_v+{\mathrm{\βR}}_v\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\ϵ}}_i}{{\mathrm{\ϵ}}_u^p}$

式中，β为损伤权值；ε_i为第i个加载半周期的等效塑性应变；为极限塑性应变；R_v为三轴应力因子。