-
یکی از روش های تشخیص آسیب در سازه ها استفاده از شاخص تغییر در انرژی کرنشی مودال آن هاست. ازآنجاکه آسیب در یک محل از سازه، علاوه بر تغییر در انرژی کرنشی مودال آن محل، موجب تغییر در انرژی کرنشی قسمت های سالم سازه نیز می شود، در مجاورت المان های آسیب دیده اصلی، المان های آسیب دیده دروغین پدیدار می شوند که سبب می شود شناسایی المان آسیب دیده اصلی با دشواری مواجه گردد. برای حل این مشکل، در کار حاضر از یک روش دو مرحله ای برای تعیین محل آسیب در عرشه بتنی یک پل استفاده شده است. در مرحله اول، از طریق مدل سازی اجزای محدود و انجام تحلیل مودال، شاخص آسیب اولیه بر مبنای تغییرات انرژی کرنشی مودال نقاط مختلف عرشه پل برای چند شکل مود اول تعیین می گردد. در مرحله دوم، با استفاده از ضرایب وزنی، شاخص آسیب اصلاح شده برای هر یک از المان ها به صورت مجزا محاسبه می شود که تعداد المان های آسیب دیده دروغین را به حداقل ممکن می رساند. روش پیشنهادشده برای محاسبه ضرایب وزنی، ساده و درعین حال دقیق است. کارایی این روش در چند سناریوی آسیب با شدت تنها 5% در نقاط مختلف عرشه پل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در حالی که شاخص آسیب اولیه نتوانست حتی 3 المان آسیب دیده در عرشه پل را از المان های سالم مجزا نماید، اما شاخص آسیب اصلاح شده توانست به کمک فقط 2 شکل مود، تا 7 المان آسیب دیده را در نقاط مختلف عرشه پل با دقت خوب شناسایی نماید.
کلید واژگان: تشخیص آسیب, انرژی کرنشی مودال, عرشه بتنی, المان آسیب دیده دروغین, شاخص آسیب اصلاح شدهOne way to diagnose damage in structures is to use their modal strain energy change index. Since occurrence of damage in parts of a structure, in addition to changing the modal strain energy of the damaged parts, also changes the modal strain energy of the healthy parts, in the vicinity of the main damaged elements, false damaged elements will appear, which makes it difficult to identify the main damaged elements. To solve this problem, in the present work a two-step method has been used to determine the location of the damage on the deck of a concrete bridge. In the first step, by finite element modelling and performing the modal analysis, the initial damage index of different parts of the bridge deck is determined based on modal strain energy changes, using a few vibration mode shapes. In the second step, using weight coefficients, the modified damage index for each element is calculated separately, minimizing the number of false damaged elements. The proposed method for calculating weight coefficients is simple and at the same time accurate. The efficiency of this method was investigated in several damage scenarios with an intensity of only 5% in different parts of the deck of bridge. The results showed that, while the initial damage index could not distinguish even 3 damaged elements in the bridge deck from the healthy elements, the modified damage index was able to identify up to 7 damaged elements in different parts of the bridge deck with good accuracy using only 2 mode shapes.
Keywords: Damage detection, Modal strain energy, Concrete deck, False damaged element, Modified damage index -
تشخیص خسارت در سازه ها به دلیل تاثیر در مسائل اقتصادی و مدیریت بحران پس از زلزله، مورد توجه محققان قرار گرفته است. بسیاری از مطالعات، در طیف وسیعی از روش های تشخیص خسارت، مبتنی بر پارامترهای ارتعاشی است. مزیت مهم این روش قابلیت شناسایی خسارت در سازه های بزرگ است. اغلب مطالعات تشخیص خسارت با روش های ارتعاشی به سازه های یک یا دو بعدی اختصاص دارد. در سازه های سه بعدی این مطالعات محدودترند. در این نوشتار توسعه ی روش های دینامیکی خصوصا روش انحنای مودی و روش های مبتنی بر انرژی کرنشی مودال در قاب های سه بعدی بتن مسلح مطالعه شده است که بر مبنای نتایج، شاخص های تغییر انحنای مودی در درجات آزادی چرخشی و تغییر انرژی کرنشی مودال به ازای مولفه ی محوری ماتریس سختی، دقت قابل قبولی در مکان یابی خسارت دارند.
کلید واژگان: مکان یابی خسارت, اشکال مودی, قاب سه بعدیD a m a g e d e t e c t i o n a n d a s s e s s m e n t i n s t r u c t u r e s h a v e i n c r e a s i n g l y r e c e i v e d t h e a t t e n t i o n o f r e s e a r c h e r s, d u e t o t h e i r r o l e i n e c o n o m i c a l a s p e c t s a n d e m e r g e n c y m a n a g e m e n t a f t e r e a r t h q u a k e s. T h e m a j o r i t y o f s t u d i e s o n v a r i o u s m e t h o d s o f d a m a g e d e t e c t i o n r e l y o n t h e m e a s u r e d v i b r a t i o n r e s p o n s e p a r a m e t e r s o f s t r u c t u r e s, a s a r e s u l t o f t h e i r a p p l i c a b i l i t y t o l a r g e a n d c o m p l e x s t r u c t u r e s.W h i l e m o s t r e s e a r c h h a s c o n c e n t r a t e d o n o n e o r t w o d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e s, t h e r e a r e f e w s t u d i e s a v a i l a b l e i n t h e l i t e r a t u r e o n t h r e e d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e s. T h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y i s t o a p p l y m e t h o d s b a s e d o n m o d a l p a r a m e t e r s t o t h r e e d i m e n s i o n a l r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r a m e s. T o a c h i e v e t h i s o b j e c t i v e, n u m e r i c a l r e s u l t s a r e g e n e r a t e d f o r a 3D o n e s t o r y f r a m e w i t h f i v e d i f f e r e n t s c e n a r i o s o f d a m a g e. T h e a p p l i c a t i o n o f v i b r a t i o n m e t h o d s, e s p e c i a l l y ``m o d e s h a p e c u r v a t u r e'', a n d m e t h o d s b a s e d o n ``m o d a l s t r a i n e n e r g y'' i n d a m a g e l o c a l i z a t i o n, a r e a l s o i n v e s t i g a t e d. T o i m p l e m e n t t h e s e m e t h o d s r e q u i r e s o n l y a s m a l l n u m b e r o f m o d e s h a p e s i d e n t i f i e d f r o m b o t h d a m a g e d a n d b a s e l i n e s t r u c t u r e s. T h e m o d e s h a p e s a r e d i v i d e d a c c o r d i n g t o t h e i r d e g r e e s o f f r e e d o m i n o r d e r t o i m p r o v e t h e a c c u r a c y o f t h e m o d e s h a p e c u r v a t u r e i n d i c a t o r m e t h o d. I n a d d i t i o n, t h e a c c u r a c y o f t h e m o d a l s e n s i t i v i t y m e t h o d h a s b e e n i n v e s t i g a t e d f o r t w o b e h a v i o r a l m o d e s (a x i a l a n d f l e x u r a l) o f s t r u c t u r e s. F u r t h e r m o r e, t h e s t i f f n e s s m a t r i x h a s b e e n d e c o m p o s e d t o i t s c o m p o n e n t s (a x i a l a n d t r a n s v e r s a l t e r m s) i n m e t h o d s b a s e d o n m o d a l s t r a i n e n e r g y. I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e a c c u r a c y o f t h e r e s u l t s i s r e l a t e d t o d a m a g e l o c a t i o n. O n t h e o t h e r h a n d, v a r i o u s k i n d s o f i n d i c e s u s e d i n t h i s s t u d y h a v e n o t i c e a b l e d i f f e r e n c e s i n e l e m e n t s, w h i c h a r e i n t h e p r o x i m i t y o f t h e p r i m a r y d a m a g e l o c a t i o n. T h e r e s u l t s r e v e a l t h a t t h e m o d e s h a p e c u r v a t u r e c h a n g e o f r o t a t i o n a l d e g r e e s o f f r e e d o m a n d m o d a l s t r a i n e n e r g y c h a n g e a s s o c i a t e d w i t h t h e a x i a l t e r m o f t h e s t i f f n e s s m a t r i x h a v e a n a c c e p t a b l e a c c u r a c y i n d a m a g e l o c a l i z a t i o n. I n a d d i t i o n, i t c a n b e c o n c l u d e d t h a t l o c a l i z a t i o n o f d a m a g e a t t h e b a s e o f c o l u m n s v i a i n d i c e s a p p l i e d i n t h i s s t u d y i s m o r e a c c u r a t e c o m p a r e d t o o t h e r l o c a t i o n s.
Keywords: Damage Localization, Mode Shapes, Three Dimensional Frame -
سازه هایی نظیر پلها در طول عمر بهره برداری خود در معرض انواع خسارات ریز و کوچک قرار می گیرند. با توجه به اهمیت و نقش این دسته از سازه ها در حوزه حمل و نقل ، تشخیص به موقع خسارت در آنها از جایگاه ویژه ای برخوردار است. از این رو در این تحقیق یک روش نوین و کارآمد برای تشخیص و تخمین خسارات ریز و کوچک در پل ها ارایه گردیده است. روش ارایه شده بر مبنای ترکیب المان محدود طیفی و شاخص انرژی کرنشی مودال برای تشخیص موقعیت خسارت بوده و از تکنیک رگرسیون بردار پشتیبان جهت تخمین میزان شدت خسارت استفاده شده است. برای مدلسازی المان هشت گره ای جدید که دارای ویژگی های المان محدود طیفی می باشد در نرم افزارOpenSees تعریف گردید. سپس جهت مدلسازی خسارات ریز و کوچک به ترتیب از یک تیر یک دهانه و یک تیر دو دهانه فولادی با تکیه گاه های ارتجاعی استفاده شده است. جهت تشخیص خسارات در گام اول پس از تحلیل مودال سازه ها به محاسبه شاخص انرژی کرنشی مودال پرداخته تا موقعیت خسارات در سازه تشخیص داده شود. در گام دوم با استفاده از شاخص های انرژی کرنشی مودال محاسبه شده در گام قبل به آموزش شبکه های رگرسیون بردار پشتیبان برای تخمین میزان شدت خسارات پرداخته می شود. نتایج کاربرد روش دو مرحله ای ارایه شده نشان دهنده دقت مناسب و عملکرد مطلوب آن می باشدکلید واژگان: تشخیص خسارت, المان محدود طیفی, شاخص خسارت انرژی کرنشی مودال, تیر فولادی, رگرسیون بردار پشتیبانBridges are exposed to various micro and small damages during their service life. Due to the importance and role of these structures in transportation on roads, timely detection of damages in them has a special place. This research presents an innovative and efficient method for diagnosing and estimating micro and small damages to bridges. The proposed method is based on the combination of spectral finite element and modal strain energy-based damage index to determine the location of damages in the first step. Then the support vector regression technique is used to estimate the severity of damages in the second step. A new eight-node element with spectral finite element characteristics is defined in OpenSees software. Then, micro and small damages are modeled in a single-span beam and a double-span steel beam with spring supports. In the first step, after modal analysis of the structures, the modal strain energy-based damage index is calculated to determine the location of the damages. In the second step, using the modal strain energy-based damage indices calculated in the previous step, the support vector regression networks are trained to estimate the severity of the damages. The results show very high accuracy and optimal performance of the proposed method.Keywords: Damage detection, Spectral finite element, Modal strain energy index, steel beam, Support vector regression
-
پاسخ دینامیکی سازه ها در اثر آسیب های وارده تغییر کرده و این امر یکی از روش های تشخیص عیوب سازه ای می باشد. به این ترتیب امکان تعیین محل و شدت آسیب فراهم می شود. در این تحقیق مساله پایش سلامت سازه ای پل بر اساس پارامترهای مودال به صورت یک مساله بهینه سازی با استفاده از دو روش ژنتیک فازی (مبتنی بر فرکانس) و شبکه عصبی (مبتنی بر انرژی کرنشی مودال) مطرح می گردد و کارایی این دو روش در تعیین موقعیت و تشخیص شدت خرابی ارزیابیمی شود. برای مطالعه تشخیص خرابی، مدل عددی پل کروچیلد به وسیله مشخصات دینامیکی آن شبیه سازی شده و برای تشخیص سناریوهای مختلف خرابی استفاده شده است. در روش اول فرکانس طبیعی و در روش دوم انرژی کرنشی مودال به عنوان پارامتر حساس به خرابی انتخاب شده است. استفاده از مدل های ساده شده در مطالعه رفتار پل ها به دلیل سادگی و دقت قابل قبولی که دارند بسیار مرسوم است. نتایج این تحقیق نشان می دهد با مدل ساده شده پل و بکارگیری سیستم فازی می توان با حجم محاسبات و پیچیدگی کمتر به دقت قابل قبولی جهت شناسایی خرابی دست یافت. عدم قطعیت موجود در اندازه گیری های تجربی و فرآیند مدل سازی از طریق نویز اضافه شده به داده ها، شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد در صورت وجود 20 درصد نویز در اطلاعات ورودی، سیستم فازی با دقت قابل قبولی می تواند حدود خرابی را مشخص کند. مقایسه نتایج دو روش تشخیص خرابی بکار گرفته شده نشان می دهد، سیستم فازی در برابر عدم قطعیت های موجود حساسیت کمتری دارد.
کلید واژگان: پایش سلامت سازه, تشخیص آسیب پل, شبکه عصبی, ژنتیک فازیStructural damage detection is based on that the dynamic response of structure will change because of damage. Hence, it is possible to estimate the location and severity of damage before and after the damage. In this study, damage detection issue based on modal parameters for an optimization problem using neural network and fuzzy genetic system offered and the effectiveness of these two methods in detecting the location and also the severity of the damage is assessed. For studying damage detection, the numerical model of the Crowchild bridge is made by its dynamic characteristics and has been used for various damage scenario detection. In the first method, the natural frequency, and in the second method, modal strain energy is selected as a damage indicator. Using simplified models to study the behavior of bridges due to their simplicity and acceptable accuracy is very common. The results show that the Genetic Fuzzy System can be more successful when a simplified model is used. Comparing the results of two failure detection methods shows that the fuzzy system is less sensitive to existing uncertainties.
Keywords: Structure health monitoring, Bridge Damage Detection, Neural Network, Genetic Fuzzy system -
دسته ای از معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم (مسیله مقدار اولیه) برای تجزیه و تحلیل ارتعاشات سازه ها استفاده می شود. این روش مبتنی بر تغییر معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم به مساله مقدار ویژه بوده که معمولا برای تحلیل مودال سازه ها به کار می رود. این مساله شامل یک معادله ماتریسی با جرم و سختی به عنوان ماتریس های ضرایب است. تغییر در برخی از آرایه های ماتریس سختی، مقادیرویژه و بردارهای ویژه را تغییر داده و تغییرات در ماتریس سختی، آسیب به یک یا چند عضو سازه را نشان می دهد. بنابراین، شناسایی آرایه های تغییریافته برای پایش سلامت سازه ها بسیار مفید است. آرایه های تغییریافته ماتریس سختی را می توان با مقایسه مقادیر ویژه و بردارهای ویژه جدید با موارد قدیمی به دست آورد. شاخص استابس (انرژی کرنشی مودال) Stubbs (MSE) فقط از بردارهای ویژه برای شناسایی آسیب ها استفاده می کند. در روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته (IMSE) که توسط لی و همکاران ارایه شده است، علاوه بر بردارهای ویژه، مقادیر ویژه نیز در رابطه شاخص آسیب وارد می شوند. در این تحقیق، شاخص آسیب جدیدی با توسعه دو شاخص بالا ارایه شده است که نتایج دقیق تری را نسبت به آنها نشان می دهد. در این مطالعه، پایش سلامت یک سازه سکوی شابلونی میدان نفتی فروزان خلیج فارس برای مقایسه دقت این سه شاخص مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان دهنده دقت بیشتر روش جدید نسبت به شاخصStubbs و IMSE به خصوص در حضور آسیب های چندگانه می باشد، به طوریکه در مواردی دو روش دیگر اشتباه در تشخیص اعضای آسیب دیده داشتند ولی روش جدید اعضای آسیب دیده را کاملا صحیح تشخیص داد.
کلید واژگان: مسئله مقدار ویژه, ماتریس سختی, انرژی کرنش مودال, تشخیص آسیب, سکوی شابلونی فراساحلیA set of second-order differential equations (the initial value problem) is used to analyze the vibrations of structures. This method is based on changing the second-order differential equations to the eigenvalue problem, which is usually used for modal analysis of structures. This problem involves a matrix equation with mass and stiffness as coefficient matrices. Changes in some stiffness matrix arrays change eigenvalues and eigenvectors, and changes in stiffness matrices indicate damage to one or more structural members. Therefore, identifying modified arrays is very useful for monitoring the health of structures. Modified stiffness array arrays can be obtained by comparing new eigenvalues and eigenvectors with old ones. The Stubbs Index (Modal Strain Energy) Stubbs (MSE) uses only special vectors to identify injuries. In the improved modal strain energy method (IMSE) proposed by Lee et al., In addition to special vectors, special values are also entered in relation to the damage index. In this research, a new injury index is presented with the development of the above two indicators, which show more accurate results than them. In this study, the health monitoring of a template platform structure of Forouzan Persian Gulf oil field is compared to compare the accuracy of these three indicators. The results show that the new method is more accurate than the Stubbs and IMSE indices, especially in the presence of multiple injuries.
Keywords: Eigenvalue problem, stiffness matrix, modal strain energy, damage detection, offshore stencil platform -
تغییرات انرژی کرنشی مودال سازه قبل و بعد از آسیب یکی از شاخص هایی است که برای تشخیص آسیب در سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. بااین وجود در سازه هایی با تعداد اعضای زیاد مانند شبکه های دولایه، این روش به تعداد شکل مود زیادی نیاز دارد که در عمل تعیین تعداد زیادی شکل مود کار مشکلی است. برای غلبه بر این مشکل، در این مقاله یک روش دومرحله ای برای تعیین محل و شدت آسیب در شبکه های دولایه پیشنهاد شده است. یک شبکه دولایه با 1536 عضو تحت چند سناریوی آسیب مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا شاخص آسیب مبتنی بر انرژی کرنشی مودال با در نظر گرفتن اثر یک شکل مود تعیین شد. سپس شاخص های آسیب به دست آمده به عنوان منابع اطلاعاتی مستقل در نظر گرفته شدند و به کمک تیوری بیز ترکیب شدند تا اعضای آسیب دیده شبکه دولایه به صورت دقیق تعیین شوند. در مرحله بعد، با استفاده از روش بهینه یابی سیستم ذرات باردار تابع هدفی متشکل از پنج فرکانس طبیعی اول شبکه دولایه بهینه گردید و شدت آسیب اعضایی که در مرحله قبل به عنوان اعضای آسیب دیده معرفی شده بودند، تعیین شد. نتایج نشان داد روش دومرحله ای پیشنهادی به خوبی قادر است با در نظر گرفتن تعداد محدودی شکل مود و فرکانس طبیعی، محل و شدت آسیب در شبکه دولایه را تعیین نماید.
کلید واژگان: تشخیص آسیب, تئوری بیز, انرژی کرنشی مودال, شبکه دولایه, سیستم ذرات باردارChanges in modal strain energy of elements before and after damage is a robust damage detection index. However, in structures like double layer grids which have large number of elements, this method has some problems. First, In large structures this method needs more mode shapes to detect damage through modal strain energy method which in practice is difficult to determine. Second, this method introduce some healthy elements as damaged element. To overcome these problems, in this paper a two stage damage detection technique based on modal strain energy method is presented for detecting damage in double layer grids. First, the Modal Strain Energy Based Index (MSEBI) for each mode shape is determined. Then a data fusion technique based on Bayesian theory is used to combine MSEBI values obtained from each mode shape to find damaged elements. Then Charged System Search (CSS) optimization method which is a powerful optimization method is employed to optimize an objective function based on natural frequency to determine damage severity of damaged elements. To demonstrate the performance of the proposed method, a large double layer grid with 1536 elements and different single and multiple damage cases is considered. Numerical results show that the proposed method can successfully find damaged elements and their severities using only few first numbers of mode shapes and frequencies.
Keywords: Damage detection, Modal strain energy method, Bayesian Theory, Double layer grid, Charged system search -
یکی از چالش هایی که در بحث پایش سلامت سازه ی پل ها وجود دارد، استخراج «داده» از سازه می باشد. این کار توسط حسگرهای موجود در سازه انجام می شود. نحوه ی چیدمان و استفاده از حداقل تعداد ممکن حسگرها، به نحوی که بیشترین داده های مورد نیاز از وضعیت سازه را در اختیار قرار دهد، همواره مورد توجه بوده است. در روش های موجود برای تعیین محل قرارگیری حسگرها در پل ها کاستی هایی وجود دارد که می توان به استفاده از یک شاخص بهینه ساز، تعیین تعداد حسگرها به صورت تجربی، نویز محیطی بالا و مدت زمان طولانی محاسبات اشاره کرد. برای غلبه بر این کاستی ها، در این مطالعه روش جدید MSE-MGA (انرژی کرنشی مودال-الگوریتم ژنتیک بهبود یافته) ارایه گردید. در این روش جهت کاهش اثر نویز حاصل از عبور وسایل نقلیه، از دو شاخص انرژی کرنشی مودال و ضریب مشارکت مودی استفاده شده است. کلیه نقاط مناسب محل قرارگیری حسگرها توسط این شاخص ها انتخاب شده و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تعداد بهینه ی حسگرها و محل قرارگیری آن ها مشخص گردید. نتایج نشان داد افزایش تعداد حسگرها از یک مقدار بهینه ی مشخص، تاثیری در افزایش داده های مورد نیاز ندارد. همچنین استفاده ی هم زمان از دو شاخص بهینه ساز منجر به حذف تعداد زیادی از نقاط نامناسب برای قرارگیری حسگرها شده است و به همین دلیل زمان محاسبات بطور قابل توجهی کاهش یافته است. برای بررسی نحوه ی عملکرد و کاربرد عملی این روش، یک نمونه پل فلزی مدل شد و تعداد بهینه ی حسگرها و نحوه ی چیدمان آن ها مشخص گردید.کلید واژگان: جانمایی بهینه حسگر, سلامت سازه, پل, الگوریتم ژنتیک, MSE-MGAOne of the challenges in the health monitoring of bridge structures is the "data" extraction from the structure. This is done by sensors in the structure. The layout and use of the fewest possible number of sensors, so as to provide the most needed data on structural status, has always been of interest. There are shortcomings in the methods used to determine the location of sensors in bridges, such as the use of one optimization indicator, determination of the number of sensors experimentally, high environmental noise, and a long calculation time. In order to overcome these shortcomings, a new MSE-MGA (Modal Strain Energy-Modified Genetic Algorithm) method is proposed in this study. In this method, two modal strain energy indices and modal contribution coefficient are used to reduce the noise effect of vehicles passing through. All the appropriate locations of the sensors are selected by these indices, and then the optimal number of sensors and their location are determined by using the genetic algorithm. The results show that increasing the number of sensors from a given optimal value has no effect on increasing the required data. Also, the simultaneous use of two optimization indices has resulted in the elimination of a large number of inappropriate points for sensor placement, resulting in a significantly reduced computational time. To investigate the performance and practical application of this method, a model of a steel bridge is modeled and the optimal number of sensors and their layout are determined.Keywords: optimal sensor placement, structure health, bridge, Genetic Algorithm, MSE-MGA
-
سکوی فروزان یکی از مهم ترین سکوهای فراساحلی ایران است که در مرز مشترک ایران با عربستان سعودی قرار دارد. با گذشت زمان، احتمال وجود آسیب در اعضای این سکو بیشتر می گردد. افزایش میزان آسیب در نتیجه عدم شناسایی به موقع آن به ویژه در نواحی حساس نظیر عرشه، اتصالات و ناحیه پاشش که بیشتر در معرض آسیب هستند منجر به افزایش خسارات احتمالی می گردد. یکی از پرکاربردترین روش های پایش سلامت سازه ها، شاخص خرابی مبتنی بر انرژی کرنشی مودال است که به نام شاخص استابس شناخته می شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آن ها، در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی در تعیین مکان آسیب است. در این مقاله با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی در تعیین مکان آسیب، به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در سکوی فروزان پرداخته خواهد شد. یکی از تفاوت های این تحقیق با تحقیقات مشابه، تعداد زیاد اعضای سکوی واقعی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش بهبود یافته دقت بالاتری در مکان یابی آسیب نسبت به روش اولیه (شاخص استابس) دارد. همچنین، آسیب های تکی و چندگانه، با شدت کم و زیاد، توسط این روش با دقت مناسبی پیش بینی گردید.
کلید واژگان: سکوهای دریایی, ناحیه پاشش آب, شناسایی آسیب, انرژی کرنشی مودال بهبود یافته, شاخص استابسForoozan platform is one of the most important Iranian offshore facilities lies along the border of Iran and Saudi Arabia. As time passes by, the possibility of presence of some damage in the structural members of this platform increases. As a consequence of these damages, the operation of the platform may be disrupted and if the damage grows, especially in sensitive areas such as deck, joints or splash zone that are prone to failure, cause more damage in the future. This highlights the necessity of structural health monitoring of this platform. One of the most common structural health monitoring techniques is the modal strain energy-based damage index which is known as Stubbs index. In recent years, modifications have been made to original version of this index, one of which is to consider the natural frequencies in determining the location of damage. In this paper, using the improved modal strain energy method and considering the natural frequencies in determining the location of damage, the location and severity of damage in the Foroozan platform have been identified. One of the differences between this study and similar studies is the large number of elements of this real platform. The results showed that the improved method has a higher accuracy in locating the damage than the original method (Stubbs index). Also, single and multiple damages, with low and high intensity, were predicted with appropriate accuracy by this method.
Keywords: Offshore platforms, Splash zone, Damage Detection, Improved modal strain energy, Stubbs index -
پایه توربین های بادی فراساحلی در اعماق مختلف دریا سازه های متنوعی دارند. در اعماق بین 30 تا 50 متری، استفاده از زیرسازه جکت به عنوان یک راه حل اقتصادی برای توربینهای بادی فراساحلی توصیه شده است. در طی عمر سرویس سازه، زیرسازه توربینهای بادی دور از ساحل در معرض آسیبهایی هستند که می تواند عمر سرویس آنها را کاهش دهد. این مشکل در نواحی حساس نظیر عرشه، اتصالات یا ناحیه پاشش که بیشتر در معرض آسیب هستند شدیدتر می شود. روش انرژی کرنشی مودال، یکی از روش های غیر مخرب و کاربردی است که در آن با استفاده از تغییر در خصوصیات دینامیکی سازه به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در سازه پرداخته می شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آنها، در نظر گرفتن فرکانسهای طبیعی در تعیین شدت آسیب است. در این مقاله با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانسهای طبیعی در تعیین مکان آسیب، به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در اعضای واقع در عرشه و ناحیه پاشش آب در زیرسازه تریپاد توربین بادی فراساحلی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که روش بهبود یافته دقت بالاتری در مکان یابی آسیب نسبت به روش اولیه (شاخص استابس) دارد. همچنین، آسیبهای تکی و چندگانه، با شدت کم و زیاد، توسط این روش با دقت مناسبی پیش بینی گردید. همچنین بکارگیری الگوریتم ژنتیک در تعیین شدت آسیب، باعث شد شدت آسیبها در اعضاء با دقت بسیار خوبی به دست آیند.کلید واژگان: توربین بادی, دور از ساحل, شناسایی آسیب, انرژی کرنشی مودال بهبود یافته, شاخص استابسThe foundation of offshore wind turbines has various structures at different depths of the sea. At depths between 30 and 50 meters, jacket substructure is recommended as an economical solution for offshore wind turbines. During their life cycle, the substructures of offshore wind turbines are exposed to a couple of damage sources which can reduce their service life. This problem became more severe in sensitive areas such as deck, joints, or splash zone that are prone to failure. Modal strain energy (MSE) method is one of the non-destructive and practical methods in which the location and the severity of the damage is determined using changes in the dynamic properties of the structure. In recent years, some modifications have been made to the original version of this method, one of which is to consider modal frequencies in determining the location of damage. In this paper, the damage location and its severity are identified for members located in deck and splashing zone in tripod substructure of wind turbine using improved modal strain energy method (IMSE). The results showed that the improved method is more accurate in locating the damage than the original method (Stubbs index). Also, single and multiple damages, both with low and high intensity, were predicted with this method with appropriate accuracy.Keywords: Offshore, Wind Turbine, Damage detection, Improved modal strain energy, Stubbs index
-
عبور و مرور پرسنل و قرارگیری تاسیسات روی پل های دسترسی مجتمع های فراساحلی سبب شده است تا شناسایی آسیب در این اجزا از اهمیت زیادی برخوردار باشد. روش انرژی کرنشی مودال، یکی از روش های غیر مخرب و کاربردی است که در آن با استفاده از تغییر در خصوصیات دینامیکی سازه به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در سازه پرداخته می شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آن ها، در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی در تعیین مکان آسیب است. در این مقاله، با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی، یک رابطه جدید برای شناسایی دقیق تر مکان آسیب در سازه ارائه شده و سه شاخص آسیب مختلف در سازه پل دسترسی سکوی دریایی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از پژوهش نشان می دهد که میانگین خطا برای دقت شناسایی مکان آسیب به طور متوسط در شاخص Stubbs، روش بهبود یافته و روش نوین به ترتیب 3.55، 2.82 و 2.21 درصد است، بنابراین روش نوین با دقت بیشتری قادر به شناسایی مکان آسیب های موجود در سازه می باشد. همچنین مقایسه نتایج حالت های مختلف نشان می دهد که میانگین خطای مکان یابی آسیب با افزایش شدت آسیب، کاهش می یابد. دقت شناسایی مکان آسیب نیز با دور شدن از تکیه گاه ها افزایش می یابد.
کلید واژگان: سکوی دریایی, پل دسترسی, شناسایی آسیب, انرژی کرنشی مودال بهبود یافته, شاخص StubbsThe passage of personnel and the placement of facilities on the access stairs of offshore complexes have made it very important to identify damage to these components. The modal strain energy method is one of the non-destructive and practical methods that uses changes in the dynamic properties of the structure to identify the location and determine the severity of damage in the structure. In recent years, modifications have been made to the initial version of this method, one of which is to consider the natural frequencies in locating the damage. In this paper, using the improved modal strain energy method and considering natural frequencies, a new relationship is presented to more accurately identify the location of damage in the structure, and three different damage indices in the offshore platform access bridge structure are studied and compared. The results show that the average error to accurately identify the location of damage in the average Stubbs index, the improved method and the novel method are 3.55, 2.82, and 2.21 percent, respectively, so the novel method can more accurately identify the location of damage in the structure. Also, comparing the results of different cases shows that the average damage location error decreases with increasing damage severity. The accuracy of identifying the location of the damage also increases when moving away from the supports.
Keywords: Offshore Complex, Access Bridge, Damage Identification, Improved Modal Strain Energy, Stubbs Index
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر