12124

12124

تشخيص خرابي سازه ها با استفاده از تبديل هيلبرت-هوانگ و روش دسته بندي اطلاعات

دكتري

عمران - مهندسي زلزله

آبان 1392

آبان 1392

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

چكيده: با تكيه بر دانش مهندسي تاكنون سازه هاي بسياري طراحي و ساخته شده اند. عمر مفيد بسياري از اين سازه ها هم اكنون رو به اتمام است. تعداد ديگري از اين سازه ها نيز بر اثر بارهاي سرويس و يا بارگذاري نامتعارف دچار خسارت شده اند. علاوه بر آن سازه هاي جديد بسياري نيز همه روزه ساخته شده و مورد بهره برداري قرار مي گيرند. بديهي است كه هزينه هاي تعمير و مرمت سازه هاي آسيب ديده و همين طور هزينه هاي نگهداري و بازرسي سازه هاي جديدتر در حجم بالا بسيار هنگفت خواهد بود. لذا تشخيص خرابي اين سازه ها از اهميت بسزايي برخوردار است. يكي از روشهايي كه امروزه مورد توجه قرار گرفته روشهاي تشخيص خرابي روشهاي مبتني بر ارتعاش سازه است. اين روشها با استفاده از استخراج خصوصيات مودال ارتعاش سازه سعي در تشخيص خرابي در سازه ها دارند. بر اين اساس تاكنون اكثر روشهاي ارائه شده براي تشخيص خرابي سازه ها بر روي سازه هاي با رفتار خطي متمركز بوده است. معدود مطالعات انجام شده بر سازه هاي غيرخطي نيز از سيستمهاي ساده جرم-فنر استفاده كرده و يا از معادلات تعادل غيرخطي استفاده كرده اند. ضمناً روشهاي ارائه شده براي سازه هاي خطي نيز در مواجه با سازه هاي غيرخطي عملكرد مناسبي از خود نشان نداده اند. از اين رو خلاء يك روش مناسب جهت تشخيص خرابي سازه هاي غيرخطي احساس مي شود. هدف از اين پزوهش تشخيص خرابي در قابهاي خمشي داراي رفتار هيسترزيس مي باشد. به طور كلي اين رساله به دو بخش اصلي تقسيم بندي مي شود. در بخش اول چند روش زمان-فركانس جهت پردازش سيگنال با يكديگر مقايسه شده اند و مناسب ترين آنها براي پردازش سيگنال قابهاي غيرخطي انتخاب شده است. در بخش بعد با استفاده از تكنيك پردازش سيگنال زمان-فركانس آني و همين طور تحليل داده هاي اكتشافي يك روش نوين و همين طور يك معيار جديد جهت تشخيص خرابي قابهاي خمشي ارائه شده است. براي اين كار يك قاب خمشي فولادي مرجع به صورت سه بعدي مدل شده است. سه شاخص فركانس، دامنه و انرژي براي تشخيص خرابي مورد بررسي قرار گرفته اند. براي تعيين شدت خرابي به صورت كمي، از روش خوشه بندي داده ها استفاده شده است. در نهايت قابليت اين روش در شناسايي شدت خرابي با استفاده از روش طراحي بر اساس عملكرد براي ركوردهاي مختلف زلزله آزمايش شده است. براي اين كار آناليز ديناميكي غيرخطي افزايشي بر روي سازه انجام شده و تغييرات پارامترهاي تشخيص خرابي به صورت احتمالاتي بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد پارامتر فركانس كه در اغلب روشهاي تشخيص خرابي به كار مي رود، پارامتر مناسبي جهت تشخيص خرابي سازه هاي غيرخطي نبوده و معيار انرژي مي تواند جايگزين مناسبي براي آن باشد. ضمناً استفاده از يك رويكرد احتمالاتي توسط آناليز غيرخطي افزايشي مي تواند ابزار مناسبي جهت تشخيص خرابي سازه تحت ركوردهاي مختلف زلزله باشد.