16914

16914

تخمين عمر مفيد پل هاي فلزي با به كارگيري متدهاي نوين تست غيرمخرب AE بر اساس تكنيك هاي پايش سلامت سازه (SHM)

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

اسفند ماه 1395

دكتر محمد رياحي

مكانيك

چكيده پل ها از اجزاي حياتي جاده¬ها و خطوط راه آهن هستند، يكي از انواع آسيب ديدگي در پل هاي فلزي ترك ناشي از خستگي است كه منجر به شكست ناگهاني و فاجعه آميز پل مي گردد. لذا ارزيابي عمر خستگي آن ها لازم و ضروري است. تكنيك آكوستيك امشين، قابليت بررسي رشد ترك در قطعات فلزي را داشته و براي به كارگيري بر روي قطعات پل جهت بررسي وضعيت اعضاي آن، در حال سرويس مناسب مي باشد. اطلاعات اين آزمون مي تواند براي برنامه ريزي زمان بندي نگهداري سازه پل به كار رود. در اين پژوهش به منظور بررسي روند رشد ترك و رفتار سازه با انجام طراحي آزمايش و در راستاي پژوهش هاي تجربي، نمونه هاي CT از جنس فولاد سازه اي St52 به عنوان قطعات استاندارد آزمون خستگي محوري كششي براي بررسي ويژگي هاي سيگنال نشر آوايي در حين رشد ترك ساخته شد. به منظور بررسي تاثير ضخامت و دامنه بارگذاري بر نتايج حاصل از آزمون نشر آوايي آزمايش ها با سه دامنه بارگذاري و دو ضخامت مختلف انجام گرديده است. با كمك اكتنسومتر دستگاه خستگي بازشدگي دهانه ترك اندازه گيري شده و با استفاده از آن نرخ رشد ترك و طول ترك محاسبه شده است. همزمان، آزمون نشر آوايي به عنوان روش غير مخرب در اين پژوهش استفاده شده و پارامترهاي انرژي تجمعي آكوستيكي، نرخ شمارش تجمعي، ضربه و دامنه در بارگذاري و ضخامت مختلف استخراج گرديدند تا از آن ها به عنوان شاخصي براي پيش بيني طول ترك استفاده گردد. پس از انجام تحليل هاي اوليه مشخص گرديد كه ميان پارامترهاي نشر آوايي و نرخ رشد ترك همبستگي وجود دارد. به منظور تعيين ثابت هاي اين رابطه، از تحليل رگرسيون حداقل مربعات استفاده شده و در نهايت طول ترك با استفاده از پارامترهاي نشر آوايي پيش بيني شده و با طول ترك واقعي مقايسه شده است. تكنولوژي معرفي شده در اين پژوهش قابليت به كارگيري در پايش سلامت سازه هاي فلزي و ارزيايي شرايط آن كه تحت بارگذاري خستگي قرار دارند را داراست. استفاده از اين روش بر خلاف هزينه ي اوليه مربوط به تهيه و راه اندازي تجهيزات، داراي مزاياي قابل توجهي است كه باعث مي شود در مدت كوتاهي برگشت سرمايه اتفاق بيافتد. واژه‌هاي كليدي: رشد ترك، بارگذاري خستگي، پل فلزي، تست غير مخرب، نشر آوايي.

1395/12/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Bridges are vital part of the road an​d railway, one of the most typical damage in steel bride is fatigue crack which causes catastrophic failure an​d fatigue. Therefore life eva​luation of steel bridges are completely necessary. Acoustic emission technique is able to eva​luate the crack growth in steel part an​d deploying on bridge components to monitor the in-service steel bridge. The acoustic emission data can be used in maintenance planning of bridge structure. In this study, in order to assessment of crack growth an​d structure behavior, In line with planning of experiments an​d empirical research, samples of structural steel (St52) were used as compact tension specimen in axial tensile fatigue test in order to study acoustic emission signal characteristic during crack growth. Experiments were done in same load ratio but in three different amplitude an​d two thickness. By using axial fatigue machine's extensometer Crack mouth opening was measured an​d crack length was determined. Simultaneous, acoustic emission test was used as non-destructive method an​d parameter's such accumulative energy, accumulative count, amplitude an​d hit were studied on different load amplitude an​d thickness. After primary analyzing, it was found there is a correlation between acoustic emission parameter's an​d linear fracture elastic mechanic. In order to determination of constant's value least mean square regression analysis were done an​d then crack length was predicted by using acoustic emission data. The technology introduced in this thesis can be used to health monitoring of steel structure an​d condition eva​luation of structure's which is subjected to the fatigue load. Unlike initial cost of equipment an​d setup, utilization of this method have numerous advantageous that could shortly lead to return of investment. Keywords: crack growth, fatigue load, steel bridge, non-destructive test, acoustic emission.