بخشی از مقاله
چکیده
امروزه عیبیابی سازهها یکی از فعالترین زمینههای تحقیقاتی میباشد. پاسخهای سازهای متعددی برای تعیین موقعیت و شدت خرابی در سازهها مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از پاسخهایی که میتواند جهت شناسایی خرابی مورد استفاده قرار گیرد تغییرشکلهایی هستند که در تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی براحتی قابل اندازهگیری میباشند. از جمله شتابنگاشتهایی که در تحلیل تاریخچه زمانی بکار گرفته میشود شتابنگاشت مصنوعی میباشد. در این تحقیق جهت تولید شتابنگاشت مصنوعی، شتاب نگاشتهای مصنوعی منطبق بر خواص لرزهخیزی منطقه تولید شدهاند و برای این کار توابع موجکی مورد استفاده قرار گرفته است.
روشی که جهت شناسایی خرابی مورد استفاده قرار گرفت روش عیبیابی مبتنی بر تحلیل حساسیت بود و تغییرشکلهای گرهای ناشی از اثر شتابنگاشتهای مصنوعی بر سازه، به عنوان پارامترهای ورودی در این مساله عیبیابی بودند. در این تحقیق برای نشان دادن قابلیت شتاب نگاشت مصنوعی جهت شناسایی خرابی، دو مثال عددی شامل یک خرپا و یک قاب سه بعدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شتاب نگاشت مصنوعی نه تنها برای تشخیص خرابی سازهای موثر میباشد بلکه نتایج دقیقتری نیز، نسبت به شتابنگاشت طبیعی ارائه داد.
-1 مقدمه
امروزه عیبیابی سازهها یکی از فعالترین زمینههای تحقیقاتی میباشد.[1] اخیرا روشهای جدید زیادی برای شناسایی خرابی پیشنهاده شده است که از مناسبترین این روشها، روشهای مبتنی بر تحلیل حساسیت میباشد.[2] در روشهای مبتنی برتحلیل حساسیت، پاسخهای سازهای متعددی برای تعیین موقعیت و شدت خرابی در سازهها مورد استفاده قرار میگیرند.[3] برای مثال وانگ و هو یک الگوریتم عیبیابی سازهای را با استفاده از دادههای آزمایشگاهی استاتیکی و تغییرات در فرکانسهای طبیعی ارائه کرده و نشان دادند که الگوریتم پیشنهاد شده برای شناسایی خرابی موثر است.[4]
از جمله پاسخهای سازهای که میتوانند جهت عیبیابی مورد استفاده قرار گیرند، تغییرشکلهای ناشی از اثر زلزله بر سازه میباشند.[5] برای تعیین تغییرشکلهای ناشی از زلزله در سازهها، عموماً سه روش متفاوت از قبیل روش استاتیکی معادل، روش تحلیل طیف پاسخ و روش تحلیل تاریخچه زمانی پیشنهاد میشود.[6] با توجه به محدودیت روشهای استاتیکی معادل و طیفی برای تحلیل سازههای خاص، که دارای مدهای نزدیک به هم و یا درصد مشارکت مدی پایین هستندعموماً، روش تحلیل تاریخچه زمانی جهت بدست آوردن تغییرشکلهای ناشی از زلزله پیشنهاد میشود.
آییننامههامعمولاً با در نظر گرفتن احتمال وقوع زلزله و سابقه لرزهخیزی در هر منطقه، طیفی را متناسب با آن منطقه پیشنهاد میکنند و انتخاب شتاب نگاشتهای منطبق برآن طیف را برای تحلیل تاریخچه زمانی توصیه میکنند. از جمله راههای مناسب تولید شتابنگاشتهای سازگار با طیف طرح، اصلاح حرکت یک شتابنگاشت ثبت شده و تولید یک شتابنگاشت مصنوعی میباشد. یکی از مشکلاتی که تولید شتابنگاشت مصنوعی منطبق بر طیف دارد بالا رفتن خیلی زیاد شاخص انرژی زلزله است که این امر باعث بالا رفتن انرژی ورودی به سازه از طرف زلزله میشود.[7]
در تحقیقاتی که تاکنون انجام شده، با اثر دادن شتابنگاشتهای طبیعی بر روی سازهها، شناسایی خرابی صورت گرفته است و به دلیل اینکه شتابنگاشت موجود بر طیف طرح منطبق نمیباشد، در بعضی مواقع منجر به نتایج غیرواقعی شده است.[5] در این تحقیق از شتابنگاشتهای مصنوعی که با استفاده از توابع موجکی، بر طیف طرح منطبق شدهاند و شاخص انرژی آنها بشدت افزایش یافته است، جهت عیبیابی استفاده شده است. تغییر شکلهای گرهای، که در اثر اعمال شتابنگاشتهای مصنوعی در سازه بدست میآید، با تغییرشکلهای گرهای که در سازه سالم بوجود میآید، متفاوت میباشد.
به همین دلیل، دستگاه معادلات خطی عیبیابی تعیین گردیده است و ماتریس حساسیت پاسخ سازهای نسبت به خرابی اعضا به عنوان ماتریس ضرایب دستگاه معادلات استخراج گردیده است. برای حل چنین دستگاه معادلاتی و به دست آوردن جواب دقیق خرابی، فرآیند نیوتن رافسون به کار گرفته شده است که در آن ماتریس حساسیت طی هر مرحله، هروزرسانی میشود.
روش عیبیابی بیان شده بر روی یک سازه برج خرپایی و یک قاب سه بعدی به کار گرفته شده و نتایج حاصل از آن برای هر دو زلزله طبیعی و مصنوعی بدست آمده است. این نتایج نشان داده که تغییرشکلهای گرهای ناشی از اثر دادن شتابنگاشتهای مصنوعی به سازهها، به دلیل بالا بودن شاخص انرژی، یک پاسخ مناسب و موثر جهت عیبیابی این سازهها میباشد.
-2 روش تحقیق
در این تحقیق هدف شناسایی محل و شدت خرابی با استفاده از تغییرشکلهای گرهای ناشی از اثر شتابنگاشتهای مصنوعی بر سازهها و مقایسه نتایج عیبیابی ناشی از آن با نتایج ناشی از اثر شتابنگاشت طبیعی میباشد. جهت تولید شتابنگاشتهای مصنوعی منطبق بر طیف طرح، از توابع موجکی استفاده میشود. همچنین روشی که جهت شناسایی خرابی مورد استفاده قرار میگیرد روش عیبیابی مبتنی بر تحلیل حساسیت میباشد بدین صورت که دستگاه معادلات خطی عیبیابی تعیین گردیده است و برای حل چنین دستگاه معادلاتی و به دست آوردن جواب دقیق خرابی، فرآیند نیوتن رافسون به کار گرفته شده است که در آن ماتریس حساسیت طی هر مرحله، بهروزرسانی میشود.
