بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه روش های نوینی برای شناسایی خرابی در سازه ها ابداع شده است که روش های مبتنی بر تحلیل حساسیت به طور گسترده ای در تشخیص خرابی سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق یک الگوریتم جدید جهت تشخیص خرابی در سازه ها براساس یک تعبیر هندسی جدید ارائه گردیده است. پاسخ های شتاب سازه ثبت شده به وسیله سنسورها برای عیب یابی تحت بار دینامیکی استفاده می شود.
به دلیل وجود نویز در داده های اندازه گیری شده توسط سنسورها، هدف این تعبیر، حداقل نمودن اثر نویز ها در تشخیص خرابی می باشد که از روش پایدار سازی تیخونوف در حل مسئله استفاده شده است. جهت نشان دادن کارایی و دقت این روش، یک سازه خرپایی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر دقت و کارایی روش پیشنهادی برای شناسایی خرابی در سازه ها می باشد.
مقدمه
در طول عمر مفید سازه ها عوامل متعددی از قبیل عوامل داخلی و خارجی باعث آسیب در اجزاء آن ها می شوند. با گسترش این آسیب های موضعی سازه منهدم می گردد. از این رو یکی از مباحث مهم مهندسی، حفظ سلامت سازه ها و تشخیص محل و شدت خرابی های موجود می باشد. روش هایی که در گذشته جهت شناسایی خرابی در سازه ها مورد استفاده قرار می گرفتند را می توان به دو دسته روش مخرب و غیر مخرب تقسیم بندی نمود.
این روش ها نیازمند هزینه گزاف برای بازرسی بوده و علاوه بر آن، برخی از اعضای سازه ای به واسطه دور از دسترس بودن نمیتوانند مورد بازرسی قرار گیرند، که این خود منجر به گسترش عیوب در سازه ها میشود. روش های غیر مستقیم که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند عمدتاً مبتنی بر اطلاعات حاصله از سنسورها بوده و جهت انجام آنها از پاسخ های استاتیکی، دینامیکی ویا ترکیب آنها استفاده می شود. روشی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است، روش غیر مستقیم با استفاده از پاسخ های دینامیکی می باشد.
پیشینه تحقیق
محققان در زمینه عیب یابی با استفاده از روش های مستقیم و غیر مستقیم تاکنون کارهای دسته بندی شده ارزشمندی را انجام داده اند که از جمله آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
دوبلینگ و همکارانش گزارش های جامعی از روش های دسته بندی شده توسط محققین مختلف منتشر کردند. از اصول مشترک در اکثر روش ها این بود که جرم سازه در طول عمر مفیدشان تغییرات جزئی دارد و قابل چشم پوشی می باشد. بر این اساس فرض ثابت بودن ماتریس جرم در اثر خرابی درست می باشد
چو و قابوسی با استفاده از پاسخ جابجایی اندازه گیری شده سازه معیوب و به کار گیری الگوریتم بهینه سازی ژنتیک به تعیین محل و شدت آسیب پرداختند
بودا و کادمی روشی را متکی بر به حداقل رساندن تابع خطا در اندازه گیری خطا بین مدل تحلیلی و داده های تجربی جهت عیب یابی پیشنهاد دادند. آنها در روششان از پاسخ جابجایی ثبت شده در اثر اعمال بار استاتیکی استفاده کردند
ونگ و همکاران روشی را جهت شناسایی آسیب در خرپاهای سقفی ارائه کردند. آنها مسئله عیب یابی را مانند یک مسئله بهینه سازی حل نمودند. روش ارائه شده مبتنی بر الگوریتم ژنتیک و اختلاف بین کرنش های اندازه گیری شده می باشد
کاولی و آدامز با استفاده از تغییرات ایجاد شده در فرکانس های طبیعی فرمولی را بر اساس نسبت تغییر فرکانس های طبیعی در مودهای مختلف جهت تشخیص آسیب در مواد کامپوزیت به دست آوردند - کاولی و آدامز،. - 1979 سالاوو مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه تشخیص عیب با استفاده از فرکانس های طبیعی داشت. تنها مزیت استفاده از این پاسخ دینامیکی، ارزان بودن استخراج این پاسخ عنوان کرد
جیاسهار و سومانگالا با استفاده از روش های شبکه عصبی به شناسایی آسیب پرداختند. این محققین از پاسخ فرکانس طبیعی در روش خود استفاده نمودند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که روش به کار رفته قادر است خرابی را با خطای تقریباً ده درصد مورد شناسایی قرار دهد
لی روشی را برای شناسایی ترک های متعدد در یک تیر بر پایه ی روش نیوتن رافسون و با استفاده از آنالیز حساسیت ارائه کرد. وی در روش خود از پاسخ فرکانس های طبیعی سازه آسیب دیده استفاده نمود - لی،. - 2009 لی و لا با استفاده از روش پایدار سازی تیخونوف با بهره گیری از پاسخ های شتاب در گره ها به روز رسانی مدل سازه جهت عیب یابی پرداختند
در تخقیق حاضر، یک الگوریتم جدید به منظور تشخیص آسیب در سازه ها براساس یک تعبیر هندسی معرفی شده است. به دلیل استفاده از داده های نویزی بدست آمده از سنسورها، فرایند تشخیص خرابی دارای خطا است. در این تحقیق با فرض وجود نویز جمعی در داده های ثبت شده به وسیله سنسورها، ابتدا تشخیص خرابی در سازه به وسیله الگوریتم معرفی شده مورد جستجو قرار می گیرد و سپس استفاده از روش تیخونوف، فرایند پایدار سازی انجام می پذیرد.
روش شناسی پژوهش
.1 وجود نویز در عیب یابی
پاسخ های بدست آمده از سنسورها نویزی هستند. نویز دارای یک توزیع گوسی نرمال با میانگین صفر و انحراف معیار یک است. چون پاسخ ها در یک فضای چند بعدی هستند، نویز دارای توزیع نرمال چند متغیره است
