پایان نامه با کلید واژه های نرم افزار، حل مسئله

از آنجا که آسیب یک اتفاق موضعى مىباشد اثر آن بر روى مشخصات کلى سازه از جمله سختى و در نتیجه فرکانس و اشکال مودى به جز در موارد آسیب زیاد قابل توجه نخواهد بود. همچنین سالاوو نتیجه گرفته است که روشهایی که مبتنى بر دادههاى اندازهگیری شده از سازههاى واقعى و بدون استفاده از فرضیات و مدلهاى تئورى مىباشند براى بررسى مشخصات سازهها مناسبتر هستند.
2- 3-2- تغییر میرائى
وجود آسیب سبب بالارفتن میرایی موجود در سیستم شده و به همین سبب مىتواند به عنوان یکى دیگر از ابزارهاى شناسایی آسیب مورد استفاده قرار گیرد[22]. از آنجاییکه که حساسیت میرایى نسبت به آسیب موجود در سازه بیشتر است، ارزیابى میرایی موجود در سازه و بررسى تغییرات آن به عنوان یکى از ابزارهاى تشخیص آسیب استفاده مىشود. البته به جهت سختى روش، مطالعات زیادى در این زمینه انجام نشده است. مودنا و همکارانش[22] نشان دادند که ترکهاى غیرقابل تشخیص بوسیله مشاهده که تغییر چندانى نیز در فرکانس ایجاد نمىکنند و براى تشخیص نیاز به اشکال مودى مودهاى بالا دارند، تغییرات زیادى را در میرایی ایجاد مىنمایند. زونتا و همکارانش[23] با انجام آزمایشهای نوسانى برروى پانلهاى بتنى پیشتنیده مشاهده کردند که ترکهاى بوجود آمده همانند یک مکانیزم میرایى غیرویسکوز عمل نموده که میزان آن نیز به شدت به آسیب وابسته است.
کورادلى و همکارانش[24] در سال 2008 با استفاده از تبدیل موجک به استخراج ضریب میرایی آنى جهت شناسایى آسیب ایجاد شده در سازه پرداختند. در مطالعه انجام شده توسط آنها یک سیستم غیرخطى (میرایى و سختى غیرخطى) که تحت نوسان آزاد قرارگرفته است، مورد بررسى قرارگرفت.
2- 3-3- تغییر اشکال مودی
جداى از فرکانس طبیعى، اشکال مودى نیز مىتوانند به عنوان ابزارى جهت شناسایى آسیب ایجاد شده در سازهها بکار روند، که در بسیارى موارد مىتواند از فرکانس طبیعى نیز دقیقتر باشد. البته همانند فرکانس طبیعى، محققین به این نتیجه رسیدهاند که اشکال مودى نیز در مودهاى اولیه قادر به نمایش تغییرات محلى ایجاد شده در سیستم نیستند. به همین سبب به جای شکل مودى از انحناى آن (مشتق دوم) استفاده شده است[25]. کام و لی[26] یک فرمولاسیون تحلیلى براى تعیین محل ترک و برآورد اندازه آن با استفاده از فرکانسهاى ارتعاشى و شکلهاى مودى ارائه نمودند. فرمولاسیون ارائه شده توسط آنها بر اساس بسط درجه اول تیلور پارامترهاى مودى بر حسب پارامترهاى المانها بود و حل معادلات با روش نیوتن- رافسون انجام شد. سانتوز و همکاراش[27] به بررسى شرایط تعامد اشکال مودى در سازههاى سالم و داراى آسیب پرداختند. در سال 2002، لوسیانا و همکارانش[28] با تعریف شاخص آسیب بر اساس تابعى از نسبت انحناء اشکال مودی سازههاى سالم و داراى آسیب، موقعیت و میزان آسیب را در یک سازه مرجع مورد بررسى قرار دادند. آنها در دو سناریوى آسیب، سختى طبقه اول سازه مرجع در راستاى قوى تر سازه را کاهش داده و نشان دادند شاخصهاى آسیب در هر دو مورد قادر به شناسایى این کاهش سختى در طبقه ضعیف هستند. یک جایگزین دیگر براى شکل مودى، استفاده از بردارهاى ریتز وابسته به بار است که به نام بردارهاى لانکزوس8 نیز شناخته مىشوند [29].
تمامى روشهاى اشاره شده در بالا جهت تعیین محل آسیب تا دقت مشخصى قابل استفاده هستند و دقت آنها با افزایش شدت آسیب، تعداد المانهاى تخریب شده و همچنین شباهت بیشتر مابین آسیب مفروض و آسیب واقعى افزایش خواهد یافت.
2-4- کنترل پاسخ
پاسخ سازههاى آسیب دیده در واقع تصویرى از وضعیت موجود سازه در یک بازه زمانى نسبتا کوتاه ارائه مىکنند. این نگاشت ثبت شده مىتواند در مواردى به تشخیص آسیب در سازه کمک نماید و چنانچه سازه آسیبدیده مورد بازسازى یا تغییر قرارگیرد، پاسخ ثبت شده آن با آنچه پیش از بازسازى بدست آمد متفاوت خواهد بود. این روش خصوصا در مورد سازههایى که به سیستمهاى کنترلى فعال یا نیمه فعال مجهز هستند کارآمدتر خواهد بود [30]. ویرات لرتپایتونپان در رساله دکتری خود در سال 2000 با مدلسازی سه بعدی پل روش تشخیص آسیب را با استفاده از کنترل پاسخ سازه پل ارتقا بخشید و همچنین نشان داد بردارهای ریتز بسیار به رخداد آسیب حساستر هستند [31].
2-5- تغییرات تابع پاسخ فرکانسى9 و تابع پاسخ ضربه
از آنجائیکه در یک سیستم خطى غیرمتغیر با زمان تمامى خصوصیات به وسیله تابع پاسخ فرکانسى آن بیان مىگردد، تغییرات ایجاد شده در آن مىتواند به عنوان ابزارى مناسب جهت تعیین آسیب موجود در سازه بکار رود[32]. معادل زمانى تابع پاسخ فرکانسى را “تابع پاسخ ضربه” گویند. یک روش رایج براى مقایسه توابع پاسخ فرکانسى قبل از ایجاد آسیب و بعد از آن قراردادن این توابع پاسخ فرکانسى بر روى یکدیگر مىباشد. در صورتى که هیچ آسیبی به وقوع نپیوسته باشد توابع پاسخ فرکانسى براى سطوح مختلف تحریک بر روى یکدیگر قرار مىگیرند زیرا در این توابع طیف پاسخ به طیف تحریک مقیاس شده است.
2-6- روشهاى احتمالاتی
استفاده از روشهاى احتمالاتى نیز در سالهاى اخیر به ابزار نسبتاً نیرومندى در زمینه تشخیص آسیب بدل شده است. در این روش ابتدا پاسخ سازه به نوسانات محیطى یا تحریکات اجبارى در زمانهای مختلف ثبت مىگردد. سپس با درنظرگرفتن وقوع آسیبهای مختلف در مدلسازى سازه، احتمال آسیب نسبى با استفاده از تفاوت میان فرکانسها و اشکال مودى اندازهگیرى شده و تعیین مىگردد. کمترین تفاوت، نشان دهنده آسیب محتمل در سازه مىباشد [33]. همانطور که مشخص است در تمامى این اندازهگیریها از خواص آمارى از جمله میانگین و انحراف معیار و… استفاده مىگردد، از خواص آمارى دیگرى که در پاسخ سازه موجود است نیز مىتوان جهت تشخیص آسیب استفاده نمود چند نمونه از آنها در ادامه مورد بررسى قرار مىگیرند.
2-6-1- مشخصه توابع چگالی احتمال
توابع مختلف احتمالاتى از گذشته تاکنون براى تشخیص آسیب در سازهها با استفاده از دادههاى ارتعاشى آنها به کار رفتهاند. از جمله این توابع مىتوان به میانگین انحراف معیار، چولگى و درجه اوج اشاره کرد. وقتیکه سازه تحت تحریک رندوم (پیشا) که توزیع بزرگاى آن در طول زمان به صورت گوسى مىباشد، به ارتعاش در مىآید بزرگاى پاسخ نیز توزیع گوسى داشته و چولگى و درجه اوج آن به صورت زیر بیان مىگردند.
(2-1)
کهمیانگین پاسخ شتاب وانحراف معیار پاسخ شتاب مىباشد. وقتى که ورودى گوسی باشد انحراف خواص آمارى پاسخ شتاب از جمله چولگى و درجه اوج از مقادیر عنوان شده در بالا نشان دهنده وقوع آسیب در سازه مىباشد[34].
2-6- 2- آزمون همبستگى
دو آزمون ساده هبستگى که با آنالیز دادههاى اندازهگیرى شده براى تشخیص آسیب به کار مىروند در زیر آورده شده است. اگر هر دو رکورد ورودى و خروجى موجود باشد مىتوان نشان داد که تابع همبستگى به صورت زیر تعریف مى گردد.
(2-2)
در رابطه بالا نمایانگر مقدار مورد انتظار ونمایانگر میزان هبستگى مجذور ورودى و خروجى به ازای تاخیر زمانى K مىباشد که زمانى که سیستم خطى باشد این همبستگى به سمت صفر میل مىکند علامت آپستروف به این معناست که میانگین پاسخ از آن تابع همبستگى به صورت زیر محاسبه مىگردد.
(2-3)
که این تابع زمانى که سیستم خطى مىباشد به ازاى تمامىK ها برابر صفر مىباشد، البته در عمل این تابع هرگز برابر صفر نمىگردد بنابراین یک بازه قابل قبول در اطراف صفر تعریف مىگردند. توجه شود که رابطه بالا فقط براى آسیبهاى مربوط به غیرخطى شدنهاى توان دومی سختى کاربرد داشته و براى سایر موارد آسیب بایست تدابیر دیگری در نظر گرفته شود[34].
2-6-3- تابع وابستگى
تابع وابستگى، طیفى است که اصولاً براى تحریکهاى رندوم و ضربه به کار مىرود. این تابع قادر است که تابع پاسخ فرکانسى (FRF) را به دقت بررسى کرده و در صورت وجود آسیب که به صورت تغییر در FRF خصوصاً در منطقه فرکانسهاى تشدید مىباشد، آن را به سرعت تشخیص دهد. از آنجا که تحلیلگرها اصولاً دارای نرم افزارى هستند که تابع وابستگى را محاسبه مىکند، این روش یکى از روشهاى رایج در تشخیص وجود آسیب مىباشد.
2-7- مدلهاى خانواده ARMA
یک روش براى تشخیص آسیب در سیستم برازش یک مدل خطی به دادههای بدست آمده از حالت سازه سالم و بدون آسیب مىباشد، از این مدل برای پیش بینى پاسخ سازه استفاده گردیده و خطاى بین پاسخ پشبینى شده توسط مدل و پاسخ واقعى ثبت شده، محاسبه مىگردد. سپس از این مدل براى پیشبینى پاسخ سازه در حالتى که سازه دچار آسیب گردیده است نیز استفاده مىگردد. همانطور که انتظار مىرود از آنجا که آسیب سبب تغییر مشخصات سیستم مىگردد لذا این مدل قادر به شناسایی صحیح پاسخ سیستم در این حالت نبوده و میزان خطاها افزایش مىیابد. این روش غیرخطى را نشان مىدهد حال این امر ممکن است به سبب روى داد غیرخطى شدن و یا ایجاد آسیب در سازه روى دهد. کاربرد سرىهاى زمانى مانند این مدلها از آنجا که برازش آنها بر مدل کار سادهاى بوده، براى تشخیص رویداد آسیب بسیار مناسب مىباشد[34].
2- 8- ماتریس نرمی
ماتریس سختى مستقیماً به مجذور فرکانسهاى طبیعى سیستم وابسته بوده و بنابراین فرکانسهاى بالاتر مشارکت بیشتری در مقدار آن دارند اما ماتریس نرمى به معکوس مجذور فرکانسهاى طبیعى وابسته بوده و بنابراین فرکانسهای بالاتر مشارکت کمترى در آن داشته و فرکانسهاى پایین اثر بیشترى در مقدار آن دارند. در دنیای واقعى فرکانسهاى مودهاى پایینتر با دقت بیشترى قابل محاسبه هستند، در نتیجه استفاده از ماتریس نرمى به جاى ماتریس سختى جهت تعیین مشخصات سیستمها، تشخیص آسیب و پیدا کردن محل آسیب انتخاب بهتری محسوب مىگردد. هر آسیبی در سازه سبب کاهش سختى سازه و در نتیجه افزایش نرمى سازه مىگردد. با استفاده از برآورد تغییر ماتریس نرمى قبل و بعد از آسیب مىتوان محل وقوع آسیب را شناسایی کرد. پندى و بیسواز براى این منظور ابتدا ماتریس نرمى سیستم در حالت قبل از آسیب تعیین گردیده و با مشخص مىگردد. در مرحله بعد پس از ایجاد آسیب ماتریس نرمى مجددا تشکیل گردیده که در این حالت با نشان داده مىشود. تفاوت بین این دو ماتریس نرمى محاسبه مىگردد، محل آسیب با استفاده از بررسى ماتریس و یا شاخص آسیب که بر اساس المانهاى ماتریس بدست مىآید ممکن مىباشد[35, 36].
2-9- اصلاح ماتریسهاى مشخصه
یکى دیگر از روشهاى عمومى تشخیص سلامت سازه، روش اصلاح ماتریسهای مشخصه سازه مىباشد. در این روش، ماتریسهای سازه اعم از جرم، سختى و میرایی را با روشهاى بهینهسازى طورى تغییر مىدهند تا پاسخ سازه در مدلسازى با آنچه که در واقعیت ثبت شده است، یکسان گردد. وضعیت منطبق با وضعیت موجود، نشان دهنده تغییرات ایجاد شده در سازه خواهد بود [37-39]. مشکل اساسى در این روش آنست که نتایج بدست آمده از روشهاى بهینهسازى تا حد زیادى به شرایط اولیه حل مسئله بستگى دارد، حال آنکه ماتریسهاى اولیه سازه بطور دقیق مشخص نمىباشند. به نظر میرسد در این روش هنوز الگویی عملى جهت محدود نمودن تغییرات ماتریسها (خصوصا ماتریس سختى) به تنها المانهای آسیب دیده وجود ندارد[38]. بنابراین تضمینى وجود ندارد که مکان آسیب محلى بدست آمده از این روش دقیقا همان محل آسیب واقعى باشد.
2-10- تئورى انتشار امواج
جهت بیان خصوصیات دینامیکى یک سیستم خطى- ارتجاعى،

مطلب مرتبط با این موضوع :  منابع مقاله دربارهفراوانی تجمعی، جمع آوری اطلاعات، هوشمندی رقابتی

دیدگاهتان را بنویسید