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龙图腾网获悉深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司申请的专利基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法及装置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：CN121049386B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10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：202511589609.1，技术领域涉及：G01N29/04；该发明授权基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法及装置是由张晓春;郭路;陈振武;庄立坚;陈登高设计研发完成，并于2025-11-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法及装置在说明书摘要公布了：本发明公开了基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法及装置，属于数字孪生的结构胶损伤检测评估技术领域。解决了现有技术中传统的基于一阶固有频率的玻璃幕墙结构胶损伤检测评估方法因对局部边界脱胶不敏感导致的无法定位损伤具体位置的问题；本发明采集待测组隐框玻璃幕墙与无损状态组隐框玻璃幕墙的振动数据，得到法向加速度时程数据；初筛二阶、三阶固有频率，通过差值约束条件判断结构胶是否存在损伤；利用边界相对曲率模态差进一步定位损伤，判定当前测点是否为损伤点；构建数字孪生模型及损伤预警，输出参数报告和可视化损伤评估结果。本发明有效提升了边界损伤定位精度，可以应用于玻璃幕墙结构胶损伤检测。

本发明授权基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法及装置在权利要求书中公布了：1.基于模态差与数字孪生的幕墙结构胶损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.采集待测组隐框玻璃幕墙与无损组隐框玻璃幕墙的振动数据，得到法向加速度时程数据； S2.根据法向加速度时程数据，初筛二阶、三阶固有频率，通过差值约束条件判断结构胶是否存在损伤； S3.根据步骤S2的判断结果，利用边界相对曲率模态差进一步定位损伤，判定当前测点是否为损伤点，完成损伤位置定位； S4.根据步骤S3的损伤位置定位结果，构建数字孪生模型及损伤预警，输出参数报告和可视化损伤评估结果，实现损伤评估； 所述S2中，根据二阶固有频率和三阶固有频率的求解过程，得到待测组隐框玻璃幕墙的二级、三阶固有频率与无损组隐框玻璃幕墙的二级、三阶固有频率并进行比较，通过比较得到二级固有频率差值和三阶固有频率差值； 二阶固有频率和三阶固有频率的求解过程表示为：对步骤S1采集的法向加速度时程进行傅里叶变换，得到加速度幅值谱，，其中，表示傅里叶变换过程，加速度幅值谱的第二个显著峰值的x轴频率值对应二阶固有频率，第三个显著峰值的x轴频率值对应三阶固有频率； 当二阶固有频率和三阶固有频率满足任一项差值约束条件时，即判定为结构胶存在损伤； 差值约束条件表示为： ； ； 其中，为结构胶无损状态下二阶固有频率，为结构胶无损状态下三阶固有频率； 所述S3中，基于待测组与无损组的加速度信号即法向加速度时程数据，计算得到面板边界测点的加速度幅值谱，提取对边界约束更敏感的三阶固有频率对应的加速度峰值，将待测组和无损组的加速度峰值均进行归一化处理计算，分别得到三阶相对模态位移； 三阶相对模态位移的计算公式表示为 ； 其中，为待测组所有测点在三阶固有频率处的最大加速度幅值； 根据无损组和待测组三阶相对模态位移，计算得到三阶相对曲率模态差，具体过程如下： 三阶相对模态位移差表示为： ； 其中，表示三阶模态在网格点i，j处的位移幅值，为无损组的三阶相对模态位移，为待测组的三阶相对模态位移； 根据三阶相对模态位移差，结合中心差分公式，得到三阶相对曲率模态差； x方向的三阶相对曲率模态差表示为： ； y方向的三阶相对曲率模态差表示为： ； 扭转曲率的三阶相对模态差表示为： ； 当测点的三阶相对曲率模态差峰值超出预设值时，判定当前测点为损伤点，即完成损伤位置定位； 所述S4中，包括以下步骤： S41.建立结构初始模型，结合损伤区域坐标，完成损伤位置映射： 所述S41中，基于隐框玻璃幕墙的几何尺寸、材料属性及边界约束条件，建立结构初始模型即高精度有限元模型，其中，玻璃采用壳单元，结构胶采用弹簧单元模拟胶体粘结行为，在每个边界建立弹簧单元，初始刚度根据无损状态标定，此时，结构初始模型的二、三阶固有频率与无损组的二、三阶固有频率即、一致； 通过步骤S3定位的损伤区域坐标i，j映射至有限元模型对应节点，标记损伤区域的弹簧单元； S42.建立模型修正的目标函数，采用反演迭代算法求解目标函数对结构初始模型进行迭代修正，得到修正后的模型，实现数字孪生模型构建； 所述S42中，基于步骤S3定位的损伤区域坐标i，j和步骤S2实测的固有频率偏移量即待测组二阶固有频率、三阶固有频率，建立并求解模型修正的目标函数，即将损伤坐标i，j映射至有限元模型对应节点，标记当前损伤区域的弹簧单元作为修正对象，设置刚度折减系数α的初始值为工程经验值0.8，接着执行模态分析，计算得到当前模型的二阶固有频率和三阶固有频率，计算得到当前频率与实测损伤频率的相对误差，，若δ≤1%，则认为目标函数已满足修正条件，输出当前α值并终止迭代，否则，根据α=α-0.05，更新刚度折减系数α，并返回执行模态分析进行下一次迭代计算直至目标函数已满足修正条件； 最终，得到与实测损伤状态一致的数字孪生模型，其输出数据包括通过损伤区域坐标i，j转换而来的损伤位置坐标X，Y、刚度折减系数α以及修正后的模型二、三阶固有频率与实测值的匹配结果； S43.根据设计的风荷载工况施加，计算得到玻璃面板挠度，设置安全预警分级机制，通过数字孪生模型输出损伤评估结果； 所述S43中，根据建筑结构荷载规范，计算得到幕墙所在位置的风荷载标准值，，其中，为阵风系数，为风荷载体型系数，为风压高度变化系数，为基本风压； 在数字孪生模型中，分别对玻璃面板均匀施加正压和负压的设计风荷载，风荷载设计值取风荷载标准值的1.4倍，风荷载施加方式为静态均布压力； 通过几何非线性，计算得到数字孪生模型受设计风荷载作用下的玻璃最大法向位移作为最大挠度df，其单位为mm，并将最大挠度df进行归一化处理，得到归一化挠度； 归一化挠度表示为： ； 其中，基准值为无损组的玻璃最大挠度值，损伤限值为判定结构胶严重损伤时的玻璃最大挠度值； 根据归一化挠度的值，将损伤分为四级，即一级损伤：归一化挠度0.1、二级损伤：0.1≤归一化挠度0.5、三级损伤：0.5≤归一化挠度1、四级损伤：归一化挠度1； 通过数字孪生模型输出参数报告和可视化损伤评估结果：损伤坐标：X，Y=__，__；修正的刚度折减系数：α；风荷载标准值下，玻璃面板跨中最大挠度：df=__mm和归一化挠度；预警等级：[轻度|中度|重度|破坏]； 可视化损伤评估结果包括数字孪生模型中损伤标记区域、玻璃挠度可视化云图。

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