بررسی رفتار سازه ها با استفاده از روش های نوین پردازش داده های مودال

در این پایان نامه روش های ارزیابی سازه ها و شناسایی خسارت در آن ها بر اساس روش های نوین پردازش داده های مودال بررسی می شود. برای این هدف، دسته بندی روش های شناسایی خسارت به صورت سنتی و نوین انجام گرفت. پس از بررسی توانایی ها و کاستی های هر یک از آن ها، تاریخچه ای از پژوهش های انجام شده در این زمینه ارائه شد. هم چنین موجک ها به عنوان یکی از روش های نوین پردازش سیگنال وجایگزینی برای روش های سنتی پردازش داده های مودال مورد ارزیابی قرار گرفت. برای مکان یابی و شدت سنجی خسارت ها به کمک ضریب های سیگنال جزئیات، روش هایی ارائه و بررسی شدند. داده های مودال به دست آمده از الگوی عددی و آزمایشگاهی برای ارزیابی توانایی روش های ارائه شده مورد استفاده قرار گرفتند. این داده ها شامل شکل مودهای ارتعاشی و کرنش های مودال بودند. پس از بررسی موجک های مختلف در فاصله های نمونه برداری، موجک مادر مناسب برای شکل مود های ارتعاشی و کرنش های مودال انتخاب شدند. بررسی سیگنال های جزئیات نشان دادند در حالت کلی، کرنش های مودال نسبت به شکل مود های ارتعاشی حساسیت بیشتری به خسارت دارند. بر طبق انتظار، افزایش فاصله های نمونه برداری از توانایی روش در شناسایی محل دقیق خسارت می کاهد. به منظور مکان یابی خسارت ها، شاخص خسارت هم پایه شده به کمک آزمون فرض معرفی و ارزیابی گردید. پس از روی هم گذاری نتیجه ها و به کار بردن پنجره بندی، محل خسارت ها به درستی آشکار گردید. برای هماهنگی بیشتر با داده های واقعی، دو گونه نوفه به شکل مودهای ارتعاشی اضافه شد. بررسی داده های مودال آغشته به نوفه نشان دادند که شاخص خسارت به دست آمده از شکل مود های ارتعاشی و کرنش های مودال برای نوفه گونه اول، موفق به شناسایی درست محل خسارت شده اند. این موفقیت برای نوفه دوم فقط در شاخص خسارت محاسبه شده به کمک کرنش های مودال دیده شد. برای ارزیابی شدت خسارت در سازه ها به کمک تبدیل موجک ها، از دو شاخص آماریrmsd و ccdm استفاده شد. نتیجه این شاخص ها نشان دادند که rmsd توانایی ارزیابیدرست روند شدت خسارت بین حالت های خسار های ساختگی را ندارد و شاخص ccdm، موفق به شناسایی درست این روند شده و می تواند علاوه بر تخمین درست شدت خسارت در مرحله های مختلف خسارت، به شناسایی روند افزایشی بین حالت های مختلف خسارت ساختگی بپردازد. بر پایه ی کارمایه موجک ها نیز برای سنجش شدت خسارت ها شاخص هایی ارائه شدند. شاخص پیشنهادیei، توانست روند افزایش خسارت در مرحله های مختلف و بین خسارت های ساختگی را به خوبی ترسیم کند. برای شناسایی هم زمان محل و شدت خسارت ها در سازه های تیری، الگوریتم نوینی بر پایه کارمایه موضعی موجک ها پیشنهاد شد. راهکار پیشنهادی می تواند خسارت های ساختگی تکی و چندتایی را در الگوی عددی آشکار سازد. درستی این راهکار با کمک داده های مودال تجربی نیز به اثبات رسید. این داده ها با فرابینی ارتعاش نمونه تیرهای بتنی از حالت نخستین تا شکست نهایی به دست آمدند. نتیجه های تحلیل عددی و آزمایش تجربی نشان می دهند که روش پیشنهادی می تواند با شمار محدودی از مودهای ارتعاشی، محل و شدت خسارت ها را به خوبی آشکار کند. با کاربرد الگوریتم پیشنهادی در فضای کرنش های مودال می توان خسارت هایی را که در گام های نخست روی داده شناسایی و برای پیشگیری از شکست ناگهانی سازه تصمیم گیری کرد.