بخشی از مقاله
ترک نوعی از خرابی است که اغلب در المان های سازه اتفاق می افتد و باعث مشکلات جدی می شود. شناسایی رفتار تیر ترک خورده باعث می شود تا از وقوع کسیختگی جلوگیری کرد. در این مقاله رفتار دینامیکی تیرهایی که دارای ترک در موقعیت های مختلف تیر ه ستند را تحت بار دینامیکی برر سی و نتایج حا صل مقای سه شده ا ست. تغییرات در پارامتر های لرزشی ارتباط مستقیمی با رفتار تیر ترک دار دارد با شناسایی و بررسی این ارتباط می توان از گسیختگی های اتفاقی و فاجعه آمیز جلوگیری کرد همچنین شناسایی رفتار تیر ترک دار باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می شود.
در برخی مواقع که سازه تحت تنشی دچار آسیب می شود این آسیب در سازه به شکل ترک که نوعی از خرابی می باشد خود را نشان می دهد. ترک ها و سعت خرابی را ن شان می دهند و ارتباط م ستقیمی با یکپارچکی سازه دارند چنانچه با گ سترش ترک یکپارچکی سازه کاهش می یابد. ترک ها ممکن است ظاهری، نشانهای از یک تنش سازهای مهم، فقدان مقاومت و دوام سازه یا نشان دهنده وسعت خرابی و حجم بیشتری از مشکلات باشند. از عوامل ایجاد ترک می توان به قرار گرفتن سازه یا المان در معرض بارهای دینامیکی و یا قرار گرفتن المان تحت بار تکراری اشاره نمود. حتی قرار گرفتن سازه تحت بارهای ا ستاتیکی که از مقدار طراحی شده بی شتر ا ست می تواند منجر به ایجاد ترک در المان های سازه شود. شنا سایی رفتار ترک و سرعت گ سترش و نحوه گ سترش آن، هم از نقطه نظر ایمنی و هم از لحاظ اقت صادی از اهمیت زیادی برخوردار ا ست. شنا سایی رفتار تیر ترک خورده باعث می شود تا از وقوع ک سیختگی جلوگیری شود.
پژوهش های متعددی در زمینه شنا سایی رفتار ترک و همچنین بررسی تغییرخصوصیات حاصل از ترک بر روی المان های سازه ای انجام گرفته است. ریزوز و همکارانش1 ارتعاشات خمشی را بر روی تیر یک سر گیردار با مقطع مستطیلی که ترک به صورت یکنواخت در عرض تیر گسترش یافته بود اندازه گیری کردند. با اندازه گیری دامنه در دو نقطه از ساختار ارتعاشی در یکی از حالت های طبیعی آن، فرکانس ارتعاش مربوطه و یک راه حل تحلیلی برای پاسخ های دینامیکی موقعیت ترک را شناسایی کردند و همچنین عمق ترک را با دقتی رضایت بخش برآورد کردند. روشی که برای شناسایی ترک به وسیله اندازه گیری خصوصیات معین استفاده شده است روشی غیر مخرب است و بر روی هر سازه ای به صورت درجا عملی است مشروط به اینکه وسایل مورد نیاز برای تحلیل و اندازه گیری که ابزار ساده ای هستند در دسترس باشد. لیانگ و همکارانش2 تحقیقات خود را در حوزه شناسایی، شدت و بزرگی ترک بر روی تیر های دو سر ساده و کن سولی با سطح مقطع یکنواخت انجام دادند. آنها در محل ترک یک فنر بدون وزن که ن شان دهنده نرمی مو ضعی می با شد مدل سازی کردند. با توجه به فرکانس طبیعی و همچنین محل خرابی معادلات مربوط را حل کردند و سختی پیچ شی فنر را به د ست آوردند. فصل مشترک نقاط در فرکانس های مختلف در محل هایی که ترک وجود دارد مقادیر سختی را نشان می هد. مقادیر عددی k نشان دهنده بزرگی خرابی است.
پنی و فریس ول3 رفتار غیر خطی تیر یکسر گیردار با ترک باز و بسته را در مود اول ارتعاشی، توسط یک نوسانگر یک درجه آزادی ساده،با سختی دو خطی، مدل سازی کرده اند. از الگوریتم ژنتیک برای شناسایی ترک توسط روتلو و سوراس4 استفاده شده است. این نوع شناسایی بر پایه تغییر در فرکانس های طبیعی می باشد. بررسی ها بر روی تیر طره ای که ارتفاع آن بصورت خطی تغییر می کند و ضخامت آن ثابت است توسط چوداری و مایتی 5 انجام گرفته ا ست. آنها با ا ستفاده از ارتعا شات عر ضی به شنا سایی ترک لبه باز پرداختند. دیلنا و مورا سی 6 در مطالعات خود روی یک تیر توانستند با استفاده از مدل تحلیلی، ترک ایجادشده روی تیر را با کمک جابه جایی ایجادشده در منحنی شکل مودی سازه، تشخیص دهند. کیم و استابز7 روش غیرمخرب برای موقعیت یابی و همچنین اندازه گیری اندازه ترک ارائه دادند. ابتدا نمایی کلی از موقعیت ترک را شناسایی کرده سپس مدل موقعیت ترک و انداره ترک، فرمول بندی می شود در ادامه با استفاده از فرکانس طبیعی محل و اندازه ترک شناسایی می شود. نتیجه مقای سه ن شان می دهد که اختلاف جزیی، در شنا سایی موقعیت ترک با روش فرکانس، با شنا سایی ترک با روش فرمول بندی شده وجود دارد.
دوکا و همکارانش8 پژوهش خود در دو زمینه تحلیلی و آزمایشگاهی، بر روی تیر کنسولی که ترک در عرض آن وجود دارد انجام دادند. آنها مود ارتعاشی اساسی را در تیر کنسولی با استفاده از فرستادن موج پیوسته تحلیل کرده و موقعیت و اندازه ترک را تخمین زدند. مکان ترک به وسیله تغییر ناگهانی در موج ارسالی موقعیت یابی می شود. چنگ و چن9 ارتعاشات شکل های مود تیر ترک دار تیموشینکو با یک و دو ترک تحلیل کردند. آنها برای این کار از موج گابور10 استفاده کردند و تاثیر ارتعاش در عمق را بر روی ضریب تاثیر مود اول در موقعیت های مختلف بررسی کردند. کدمی و موراسی11 نشان دادند که مسئله استاتیکی و دینامیکی تیر ترک دار را می توان در چارچوب روش های کلاسیک و تئوری توزیع فرموله کرد.
تحقیقات برای تحلیل تیر ترک خورده با استفاده از ارتعاش عرضی بر پایه تئوری تنش در چارچوب تئوری تیر اولر برنولی توسط سورکی و حسینی 12 انجام گرفته است. در معادلات حاکم بر تیر و شرایط مرزی از اصل همیلتون استفاده کرده اند. انها برای مدل سازی، تیر را از قسمتی که ترک در آن وجود داشت به دو قسمت تقسیم کردند توسط فنر به هم دیگر وصل کردند و نقش پارامترهای مهم در تیر را ارزیابی کردند. در این مقاله رفتار دینامیکی تیرهایی که دارای ترک در موقعیت های مختلف تیر هستند را تحت بار دینامیکی با استفاده از روش گرین بررسی و نتایج حاصل را مقایسه کردیم. به وسیله اندازه گیری تغییرات در پارامترهای لرزشی رفتار تیر ترک دار تحت بار دینامیکی شناسایی می شود.
