23825

تشخيص آسيب در تيرهاي ساندويچي داراي هسته نرم با استفاده از تحليل ارتعاشي

دكتري

مهندسي مكانيك

1399-1400

1399/11/05

رضا معدوليت

حميد احمديان

مكانيك

تيرهاي ساندويچي با هسته نرم كاربرد وسيعي داشته و پايش وضعيت آن ها براي پيشگيري از صدمات جاني و مالي داراي اهميت مي باشد. در اين پژوهش مدل معادل تير ساندويچي شامل دو رويه فلزي و يك هسته الاستيك مورد استفاده قرار مي گيرد. ابتدا به بررسي محدوديت هاي موجود در مدل معادل و تلاش براي رفع و بهبود آن ها پرداخته شده است. به اين منظور توسعه حل ارتعاشات آزاد براي شرايط مرزي مختلف، ارائه يك رابطه صريح براي فركانس هاي مدل معادل در حضور دو ترك و ارائه مدل معادل با در نظر گرفتن جرم هسته و اثر برش انجام شده است. براي رديابي آسيب ابتدا از تعريف مساله معكوس استفاده شده است. از اينرو با استفاده از مفهوم بار يكنواخت سطح كه از تركيب پارامترهاي مودال استفاده مي كند، يك تابع هدف جديد تعريف مي شود كه نتايج نشان مي دهد داراي دقت بهتري نسبت به توابع قبلي در تشخيص آسيب مي باشد و حساسيت كمتري به نويز در اندازه گيري دارد. يك تابع هدف هم با استفاده از اطلاعات حوزه زمان و روش تجزيه تناسبي متعامد پيشنهاد شده است كه تنها با اندازه گيري پاسخ سيستم در 21% از درجات آزادي قادر به تشخيص آسيب مي باشد. رويكرد ديگر استفاده از ادغام اطلاعات براي رديابي آسيب مي باشد. در سازه هاي متقارن، فركانس هاي طبيعي به تنهايي قابليت تشخيص محل آسيب را ندارند از اينرو با استفاده از جرم كمكي و نظريه شواهد دمپستر-شفر يك روش براي رديابي آسيب ارائه شده است كه دقت مناسبي داشته و به اطلاعات كمي نياز دارد. در مورد تحريك بار متحرك با استخراج ويژگي هاي پاسخ در سه حوزه زمان، فركانس و زمان – فركانس و پالايش آن ها با استفاده از روش ارزيابي توسعه فاصله اي يك دسته بندي از نواحي وقوع آسيب صورت مي گيرد. در ادامه با استفاده از روش پردازش مولفه هاي اصلي اطلاعات غيرضروري حذف شده و با استفاده از روش نزديكترين همسايگي محدوده آسيب تعيين مي شود. نهايتا شدت آسيب با استفاده از اطلاعات حوزه فركانس تخمين زده مي شود.

1400/03/16

Damage detection in soft core sandwich beams by using vibration analysis

1/1/1900 12:00:00 AM

Soft-core sandwich beams are widely used and monitoring their condition is crucial to prevent casualties and financial damage. In this study, a model equivalent to a sandwich beam, including two isotopic surfaces and an elastic core, has been employed. First, the limitation of equivalent model in dynamical analysis is investigated and then tries to decrease limitations. In this order, analytical solution is derived which is applicable for arbitrary boundary conditions, an explicit formula is derived for natural frequencies in presence of two crack and a new equivalent model is developed by considering shearing effect and mass of core. Inverse problem were first employed to detect damage. This approach is carried out by using the concept of uniform load surface (ULS) which make use of modal parameters. An objective function is introduce by using ULS and results reveals it’s better accuracy in damage detection in presence of noise. Another objective function is created by using proper orthogonal decomposition which uses time domain data and only by measurement of 21% of structure degrees of freedom yields good accuracy. Another approach for damage detection is data fusion. In symmetrical structures, natural frequencies alone cannot detect the location of the damage; therefore, a method is proposed by using auxiliary mass and Dempster-Shafer evidence theory which has good accuracy and requires little information. In the case of moving load excitation, by features extracting in the three domains of time, frequency, and time-frequency and filtering them, a classification of the occurrence area of the damage is conducted using the improved distance evaluation method. Next, the unnecessary information is eliminated through the principal component analysis method, and by using the nearest neighbor searches, the extent of the damage is determined. Lastly, the severity of the damage is estimated via frequency information.

تير ساندويچي , مدل معادل , حل تحليلي , پارامترهاي مودال , اطلاعات حوزه زمان

Sandwich Beams , Equivalent Model , Analytical Solution , Modal Parameters , Time-domain information