تشخيص ترك در تير طره فولادي توسط شكلهاي مودي مراتب بالاتر با استفاده از روش تحليل موجك بهينه

Crack Diagnostic in Steel Cantilever Beam using Optimized Wavelet Analysis on High Order Shape Modes

از اولين قدمها در پايش سلامت سازه¬ها و مقاوم‌سازي سازه‌ها تعيين محل و شدت و نوع آسيب در سازه‌ها مي‌باشد. ترك، آسيبي است كه اغلب در عضوهاي سازه‌اي رخ مي‌دهد و ممكن است موجب گسيختگي‌هاي جدي در سازه شود. براي كشف ترك روش‌هاي غير مخرب بسياري، بر اساس تغييرات در مشخصات ديناميكي سازه (فركانس‌ها، شكل‌هاي مودي، توابع انتقال و غيره) كه ناشي از آسيب مي‌باشد، موجود است. در اين ميان، روش تحليل موجك بعنوان روشي قابل قبول از طريق مشاهدات عددي و آزمايشگاهي، مورد تاييد واقع شده كه بر پاسخ سازه آسيب ديده اعمال و محل آسيب بصورت اغتشاش در ضرايب موجك آشكار مي‌گردد. يكي از روش‌هاي مهم، تحليل موجك شكل‌هاي مودي سازه است كه بنابر مرور ادبيات اين حوزه، علي رغم اينكه مطالعات متنوعي توسط پژوهشگران در اين حوزه انجام شده اما اين روش‌ها براي تشخيص ترك در سازه‌ها بهينه‌سازي نشده‌اند و به نحوي كه مطالعات حال حاضر پراكندگي زيادي دارند. در اين پژوهش با انجام روش تشخيص ترك در سازه تير طره فولادي، با استفاده از تحليل موجك بهينه شده براي تير طره فولادي مي‌پردازيم. تحليل موجك را بر اساس شكل‌هاي مودي مراتب بالاي سازه انجام خواهيم داد. بدين ترتيب كه بررسي مي‌نماييم چه نوع تابع موجك و چه نوع روشي براي پايش ترك در تير طره، بهينه است و نتايج مناسبتر را ارائه مي‌دهد. در اين پژوهش نشان مي‌دهيم كه روش پيشنهادي قادر است تا ترك‌هايي با فواصل مختلف از تكيه‌گاه طره را به خوبي تشخيص دهد. همچنين روش ارائه شده قادر است بيش از يك ترك بر روي تير طره را نيز تشخيص دهد.

Abstract: The first steps in monitoring the health of structures and retrofitting structures are determining the location, severity and type of damage in structures. Cracks are a damage that often occurs in muscular organs and may cause serious ruptures in the structure. Many non-destructive methods are discovered based on the changes in the dynamic properties of the structure (frequencies, modular shapes, transfer functions, etc.) that are caused by the damage. Meanwhile, the wavelet analysis method is approved as a valid method through numerical and laboratory observation that is applied to the damaged structure response and the location of the damage as a disturbance in the wavelet coefficients. One of the most important methods is wavelet analysis of structural modal shapes, according to the literature review of this field, despite the fact that various studies have been carried out by researchers in this field, these methods have not been optimized to detect cracking in structures, so that present studies have a large dispersion. In this research, we performed the crack detection method in the steel structure of the steel pipe, using the wavelet analysis optimized for the steel beam. We will analyze the wavelet analysis based on the modular shapes of the top of the structure. Thus, we examine what kind of wavelet function and what kind of method for tracking cracks in the beam is optimal and provides better results. In this study, we show that the proposed method is capable of detecting cracks with different distances from the beam support. The proposed method is also capable of detecting more than one crack on the beam.