بخشی از مقاله
چکیده
تغییرات در خصوصیات بار، تأثیرات محیطی و عامل های تصادفی موجب خرابی موضعی در سازه ها می شود. کنترل پیوسته سازه ها می تواند منجر به شناسایی سریع و ترمیم خرابی های موضعی شده و از شکست ناگهانی جلوگیری نماید. در نتیجه این اقدام، موجب افزایش عمر مفید سازه شده و از خرابی کلی آن جلوگیری می نماید. به منظور شناسایی خرابی در اتصالات شبکه های تخت دولایه به کمک شاخص بردار باقی مانده مودال در این تحقیق، ابتدا ارتباط بین المان و اتصال دو طرف آن در شبکه های تخت دولایه را به صورت المانی فنری با سختی و جرم مشخص در نظر گرفته و با کمک روابط اجزاء محدود و دینامیک سازه ها در محیط نرم افزار متلب، اتصالاتی که دچار خرابی شده اند، به همراه میزان خرابی تقریبی شناسایی می شوند. نتایج بدست آمده نشان از قدرت بالای شاخص به کارگرفته شده در تعداد شکل مود پایین دارد.
-1 مقدمه
شناسایی خرابی در سازه ها از اهمیت زیادی برخوردار است؛ زیرا شناسایی و ترمیم به موقع خرابی در یک سازه موجب افزایش عمر مفید آن سازه شده و همچنین از خرابی کلی آن جلوگیری می نماید. در طول سال های گذشته توجه زیادی به موضوع شناسایی خرابی در سازه ها شده است و روش های زیادی نیز برای دستیابی به این هدف معرفی شده اند. اساس بسیاری از روش های عیب یابی در سازه ها مبتنی بر مشاهده ایجاد تغییرات در پاسخ های سازه ای است. زیرا بروز خرابی موجب کاهش سختی و گاهاً جرم سازه و در نتیجه تغییر در پاسخ های سازه ای می شود. در زمینه ی شناسایی خرابی در اتصالات سازه ها تحقیقات کمتری صورت پذیرفته است.
از جمله ی این تحقیقات می توان به تحقیقات مارس و سوریس اشاره کرد - - Mars & Surace 1996 در این تحقیق، جهت شناسایی خرابی در سازه های الاستیک از یک روش الگوریتم ژنتیک استفاده کردند. محل و مقدار خرابی به وسیله الگوریتم های ژنتیک با استفاده از روش نیروی باقیمانده بر پایه ی تئوری آنالیز مودال تعیین شده است. همچنین در سال 2000 یان و همکاران جهت ارزیابی خرابی در اتصالات سازه های قابی شکل از تکنیک شبکه های عصبی استفاده کردند - Yan & et.al . - 2000
در این تحقیق برای تخمین خرابی های اتصالات سازه ی فولادی از داده های مودال با استفاده از تکنیک شبکه های عصبی استفاده شده و اتصال تیر به ستون در یک سازه قابی شکل فولادی به صورت یک فنر چرخشی با طول صفر در انتهای المان تیر تعریف شده است. در این پژوهش به منظور شناسایی خرابی در اتصالات شبکه های تخت دولایه، می توان رابطه ی بین المان و اتصالات دو طرف آن را به صورت المانهایی فنری فرض کرده و سازه را مورد بررسی قرار داد. در این تحقیق خرابی به صورت کاهش سختی در اتصالات شبیه سازی شده است و جرم اتصالات پس از اعمال خرابی نیز ثابت باقی خواهد ماند.
-2 معرفی اجزای محدودی روش به کار گرفته شده در شبکه تخت دولایه
ابتدا ارتباط بین المان وگره - اتصال - دو انتها هر المان را به صورت المان فنری در نظر گرفته و با کمک روش اجزای محدود، ماتریس سختی و ماتریس جرم هر المان محاسبه می شود. سپس ماتریس سختی و ماتریس جرم کل سازه بدست می آید. این فرآیند برای سازه در حالت های دوبعدی و سه بعدی در نظر گرفته می شود. البته باید تمامی مشخصات فیزیکی سازه اعم از شماره و ترتیب المانها به همراه مختصات اتصالات و جنس مصالح را در اختیار داشته باشیم.
در این تحقیق جهت شناسایی خرابی در اتصالات شبکه های تخت دولایه، ارتباط بین هر عضو و اتصالات دو سر آن را به صورت یک المان فنری مطابق با شکل 1 با سختی های نسبی KL وKR فرض می کنیم. گره های 3 و4 را می توان به عنوان گره های مجازی در نظر گرفت. جهت بدست آوردن ماتریس سختی المان ابتدا باید با سرهم بندی ماتریس های سختی، ماتریس سختی کل را بدست آورد که متناسب با تعداد گره در حالت دو بعدی - برابر با 4 است. - و با توجه به 3 درجه آزادی برای هر گره در حالت سه بعدی، ماتریسی 12×12 خواهیم داشت. سپس با کمک روش تراکم استاتیکی، گره های مجازی را حذف می کنیم که نتیجه ی آن حصول ماتریس 6×6 خواهد بود.
-3 معرفی شاخص شناسایی خرابی
روش بردار باقی مانده مودال، مبتنی بر فرکانس های طبیعی و اشکال مودی است. به عبارتی دیگر در معادله ی مربوط به شاخص، تغییرات فرکانس های طبیعی و اشکال مودی را با هم در نظر می گیریم. این روش توسط مارس و سورس در سال 1996 انجام گرفته است. خرابی در اتصالات شبکه های تخت دولایه سازه فضاکار ممکن است با کاهش سختی و جرم اتصال همراه باشد که باعث تغییر در فرکانس های طبیعی و اشکال مودی سازه خواهد شد.
در این تحقیق فرض بر این است که ماتریس جرم سازه تغییر نکند ولی ماتریس سختی کاهش یابد. همانطور که اشاره نمودیم، جهت شناسایی خرابی در اتصالات شبکه های تخت دو لایه، رابطه ی بین اتصالات و المان را به صورت المان های فنری خطی با سختی های Kr و Kl در نظر می گیریم. به همین منظور می توان نتایج حاصل از مطالعات سید پور و منتظر - - seyedpoor & Montazar2009 را که برای شناسایی خرابی در المان به کاربرده شده را با اعمال تغییراتی برای شناسایی خرابی در اتصالات شبکه های تخت دولایه استفاده کرد.
