دانشگاه آزاد اسلامی
واحد زاهدان
دانشکده تحصیلات تکمیلی، گروه عمران
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد. «MS.C»
رشته مهندسی عمران، گرایش مهندسی سازه
عنوان:
تشخیص آسیب ناشی از زلزله در تیرهای بتنی با بهره گرفتن از تبدیل هیلبرت
استاد راهنما:
دكتر فردین رئوفی
استاد مشاور:
دكتر کامبیز نرماشیری
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
عنوان صفحه
1-3 خلاصه ای بر پایش سلامتی سازه 3
1-4 کلمات کلیدی به کار برده شده در این پروژه 4
1-4-4 شیوه های تشخیص آسیب (محلی و جامع) 5
1-7 هدف و علت انتخاب تحقیق.. 7
1-7-1 ایجاد سیستم پایش سلامت سازه 7
1-7-2 ارائه مدلی جدید با جامعیت بیشتر از مدل های قبلی.. 7
فصل دوم: پردازش سیگنال و پایش سلامت سازه. 10
2-3 سیستم های خطی و غیرخطی.. 14
2-6 سیستم های خطی نامتغیر با زمان.. 19
2-7 شناسایی سیستم سازه ای.. 19
2-10 ضرورت کنترل سلامت سازه 23
2-11 راهکارتشخیص الگو به روش آماری.. 23
2-11-2 جمع آوری، نرمالیزاسیون و خالص سازی داده 24
2-11-3 متراکم سازی داده و استخراج ویژگی ها 24
فصل سوم: بررسی منابع و پیشینه تحقیق… 26
فصل چهارم: روش های رایج در پردازش سیگنال.. 31
4-2 مقایسه روش های رایج در پردازش سیگنال.. 32
4-2-2 انواع شیوه های تشخیص آسیب… 33
4-3-1 تغییر در پارامترهای مدال.. 34
4-3-2 تغییر در فرکانس های طبیعی.. 34
4-3-4 روش های بروز رسانی مدل.. 35
4-3-5 روش های بر پایه شبکه های عصبی.. 35
4-4-1 تبدیل زمان کوتاه فوریه. 37
4-4-3 تبدیل هیلبرت – هوانگ… 42
فصل پنجم: تحلیل، بحث و نتایج.. 53
5-5-1 قاب یک دهانه-یک طبقه. 70
5-5-2- پاسخ شتاب مطلق قاب یک طبقه – یک دهانه: 72
5-5-4 مقایسه پارامترهای حاصل از تبدیل هیلبرت… 78
5-5-4-1 بررسی نمودارهای زمان- دامنه- فرکانس…. 78
5-5-4-3 طیف حاشیه ای هیلبرت… 82
5-5-4-4 فرکانس میانگین آنی.. 83
5-5-7 قاب دو دهانه-یک طبقه. 87
5-5-8- پاسخ شتاب مطلق قاب یک طبقه – دو دهانه: 88
5-5-10 مقایسه پارامترهای حاصل از تبدیل هیلبرت… 94
5-5-10-1 بررسی نمودارهای زمان-دامنه-فرکانس…. 94
5-5-10-3 طیف حاشیه ای هیلبرت… 98
5-5-10-4 فرکانس میانگین آنی.. 99
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 102
6-2 جمع بندی و نتیجه گیری.. 103
6-3 پیشنهادات برای تحقیقات آتی.. 104
انواع سازه های موجود از قبیل ساختمانها، پلها، سدها، تونلها و غیره، در طول زمان بهره برداری خود به دلیل انواع پدیده ها که با آنها مواجه میشوند، در معرض آسیب دیدگی قرار میگیرند. آسیبهای به وجود آمده در سازه ها ممکن است با شدت متفاوت و در نقاط مختلف در آن اتفاق بیفتد. این امر میتواند بهره برداری از سازه را مختل سازد و باعث خسارات بیشتری در آینده گردد. بنابراین تعیین محل و مقدار آسیب موجود در سازه و اقدام به موقع در جهت ترمیم آسیب دیدگی های موجود، امری ضروری به نظر میرسد. در این رساله مروری بر تبدیل هیلبرت هوانگ بعنوان روشی نو پا در تحلیل سیگنالهای نامانا و غیرخطی و همچنین استفاده از آن در تشخیص آسیب های وارد بر قابها صورت گرفته است. در ابتدا به معرفی تبدیل هیلبرت هوانگ به عنوان یک ابزار قدرتمند در پردازش سیگنالهای نامانا،اشاره شده است. این تبدیل از دو قسمت تجزیه تجربی مودی و تحلیل طیفی تشکیل شده است همچنین مزایای این روش نسبت به دیگر روشهای پردازش سیگنال بیان شده است و در ادامه یک قاب یک دهانه و دو دهانه بتنی تحت شتاب نگاشت زلزله طبس و با بهره گرفتن از روش تاریخچه زمانی در برنامهSAP مدلسازی گردیده وجهت دو سازه سالم و آسیب دیده پاسخهای شتاب از نرمافزار اخذ و وارد نرمافزار MATLAB شده است. این نرمافزار این سیگنال پاسخ را به توابع مودی ذاتی تجزیه نموده و با اعمال تبدیل هیلبرت بر این توابع مودی، فرکانسها را جهت هر کدام از توابع مودی ذاتی بدست آورده وسپس از مجموعه این فرکانسها،فرکانس میانگین آنی راجهت هر دو سازه محاسبه میگردد که با مقایسه نمودار فرکانس آنی دو سازه سالم و آسیب دیده مشاهده میگردد سازه آسیب دیده در زمان پیک دامنه زلزله طبس با کاهش فرکانس مواجه گردیده است وهمچنین فاز سازه آسیب دیده نسبت به سازه سالم با کاهش مواجه بوده است. همچنین با بهره گرفتن از این کاهش فرکانس شدت آسیب به سازه و مقدار تقریبی کاهش سختی آن نیز تخمین زده شده است.
کلمات کلیدی: تجزیه تجربی مودی، تبدیل هیلبرت-هوانگ، شناسایی سیستم، تشخیص آسیب، فرکانس میانگین.
1-1 مقدمه
شناسایی سیستمهای سازهای یکی از موضوعات پویا در محدوده مهندسی زلزله است [1]. روشهای شناسایی سازه به طور مشخص از تئوری در دو زمینه پردازش سیگنال و دینامیک سازه بهره میگیرند که در این میان سیگنال نقش مهمی را ایفا می کند [1]. لذا در تحقیق پیشرو تلاش داریم تا با بهره گرفتن از تبدیل هیلبرت در قیاس با دیگر تبدیلات ریاضی از جمله فوریه به بررسی و تحقیق درباره تعیین خسارت در تیرهای بتنی بپردازیم.
در آزمایشات مبتنی بر ارتعاش، فرض بر این است که اختلال در یک سیستم سازهای باعث ایجاد تغییرات درسیگنالهای ارتعاشی اندازه گیری شده خواهد شد. بنابراین کمیتهای فیزیکی مرتبط و حساس به خواص سازهای مورد نظر برای اهداف کنترل باید انتخاب شود [1].اَنجام آزمایشهای لرزهای بر روی سازهها مطمئنترین راه برای تعیین خواص دینامیکی آنهامیباشد. این آزمایشات در سالهای اخیر در کشورهای پیشرفته به عنوان روشی قابل قبول برای شناخت خواص سازهها به دَفعات مورد استفاده قرار گرفته است ودر ایران نیز نمونههایی از این آزمایشات انجام گرفته است.تبدیلِ هیلبرت به عنوان روشی نوظهور در پردازش سیگنال نامانا و غیرخطی توسعه داده شده است [2].
اخیراً با گسترش این روش، روشهای شناسایی سازهای نیز براساس آن پیشنهاد شده است [1]. تبدیل هیلبرت از دوبخش تجزیه تجربی مُودی و تحلیل طیفی هیلبرت تشکیل شده است.برای اِرتقاء عملکرد تبدیل هیلبرت تاکنون تحقیقات زیادی صورت پذیرفته امّا بیشتر تمرکز این تحقیقات بر روی قسمت تجزیه مودی بوده [3و4] و برروی قسمت تحلیل طیفی هیلبرت کار نسبتاً کمتری انجام شده است[5]. پاسخی که برای استفاده از روش مورد نظر این پروژه است،مقادیرجنبشی قابل اندازه گیری در تست ارتعاشی، داده های شتاب می باشد.
1-3 خلاصه ای بر پایش سلامتی سازه
پایش سلامتی سازهها در دهههای اخیر به دلیل افزایش نیاز به پایش دایم سازههای بزرگ به زمینه تحقیقاتی مناسب تبدیل شده است.شناسـایی آسیب در یک سازه از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا کشف زود هنگام آسیب می تواند از خرابی فاجعهبار سازه جلوگیری کند. شناسایی آسیب بدون نیاز به تخریب سازه با بهره گرفتن از پاسخهای فرکانسی توجه علاقمندان زیادی را در دهه اخیر به خود جلب کرده است.
تغییر در مشخصات فیزیکی سازهها مثل سختی ،جرم و میرایی به علت آسیب، پاسخهای فرکانسی سازه را تغییر میدهد. اصل اساسی بیشتر روشهای شناسایی آسیب این است که آسیب موجود در سازهها، خواص سختی، جرم و خواص استهلاك انرژی سیستم را که با بهره گرفتن از پاسخ دینامیکی اندازه گیری شده سیستم بدست میآید، تغییر خواهد داد.
این شناسایی می تواند برای درنظرگرفتن اقدامات احتیاطی انجام شود تا در صوررت لزوم برای کار تعمیر و نگهداری سازه برنامه ریزی کنیم. بطور سنتی برای شناسایی آسیب در سازههای عمرانی از بازرسیهای چشمی استفاده می کنند.
تشخیص آسیب در سازههای بزرگ به روش بصری محیطی امری هزینهبَر و غیر مؤثر به حساب میآید. لذا به این دلیل روشی که بتواند به صورت مؤثر رخداد آسیب را شناسایی و محل آن را معلوم کند مورد نیاز است.بنابراین، روشهای غیرمستقیمی که بتوانند به طور مداوم سازه را پیش از آنکه به وضعیت بحرانی برسد برای تشخیص مشکلات آن بازرسی کنند، ضرورت دارند.پایش سلامتی سازه،پاسخ سازه را تحت انواع بارگذاری کنترل شده و کنترل نشده تحلیل می کند.
1-4 کلمات کلیدی به کار برده شده در این پروژه
این فصل با تعریف اصطلاحات به کار رفته در این پروژه ادامه مییابد.
آسیب می تواند به عنوان تغییرات وارد شده به یک سیستم که در عملکرد حال وآینده سیستم تأثیر منفی میگذارد، تعریف شود. معنی ضمنی این تعریف این است که آسیب در مقایسه بین دو حالت سیستم که یکی از آنها حالت اولیهی سیستم، که اغلب حالت آسیب ندیده است وحالت دوم که حالت آسیب دیده سیستم است، تعریف می شود.
این تحقیق، روی مطالعه شناسایی آسیب در سیستمهای سازهای تاکید دارد. بنابراین تعریف آسیب محدود خواهد شد به تغییرات خواص مصالح وخواص هندسی سیستم که در عملکرد حال و آینده آن تأثیر منفی دارد. به عنوان مثال،وقتی یک تَرك در یک سازه ایجاد می شود، درهندسه سازه تغییر ایجاد می کند که این باعث تغییر سختی سیستم می شود. بسته به اندازه و بار اعمالی به سیستم اثرات مضر این ترك ممکن است فوری باشد یا اینکه ممکن است مقداری طول بکشد تا کارکرد سیستم را تَغییر دهد. آسیب می تواند از وقایع مورد انتظار مانند خوردگی ایجاد شود یا اینکه از وقایع فوقالعاده و غیرمنتظره مثل موج، توفان و زلزله ایجاد شود.
فرایند سنجش سلامت سازه تحت عنوان کنترل سلامت سازه نامگذاری شده است. در انجام کنترل سعی میکنیم تا ورودی ها و پاسخهای سازه را اندازه گیری کنیم.هدف از آن، این است که از پاسخها و ورودی ها طی یک آنالیـزمـعکوس برای استخراج مشخصههای سازه و ردیابی تغییرات آنها و در نتیجه تشخیص شروع آسیب و خرابی در شرایط سازهای استفاده کنیم. سپس از مُدلسازی عددی سازه و تحلیل مجدد آن با توجه به شرایط موجود، برای ارزیابی کارایی سازه استفاده می شود تا در صورت لزوم نسبت به مقاومسازی آن اقدام گردد.
در حقیقت و به سخن دیگر، فرایندSHM [1] یک سیستم سازهای عبارت است از: زیر نظر گرفتن سیستم با اسـتفاده از اندازه گیری پاسخهای دینامیکی از طریق حسگرها، و همچنین استخراج مُشخصههای حساس به آسیب سازه با بهره گرفتن از نتایج اندازه گیریها، و آنالیزتَحلیلی این مشخصهها برای معین کردن وضعیت کنونی سلامت سیستم؛ هر چند به صورت کلی این امر تحلیل پیچیدهای نیاز دارد[6].
آسیب را میتوان به دو دسته خطی و غیرخطی تقسیم کرد.اگر سازهای پس از وقوع آسیب به صورت خطی رفتار کند آسیب را خطی واگر سازه بصورت خطی رفتار نکند آسیب را غیرخطی مینامیم.بطور مثال ترک ناشی از خستگی در شفت دوار که تحت بارگذاری دایم قرار دارد نمونه ای از تَرک غیرخطی است.در بسیاری از روشهای تشخیص آسیب نوع آسیب از نوع خطی فرض می شود.
1-4-4 شیوه های تشخیص آسیب (محلی و جامع)
روشهای تشخیص کنونی آسیب را میتوان به دو نوع محلی وجامع تقسیم کرد.در روشهای تشخیص آسیب محلی، مکان تقریبی آسیب شناسایی شده و سازه را به صورت محلی تحلیل می کند. ناحیهی آسیب دیده جهت تشخیص مؤثر باید در دسترس باشد.روشهای استفاده از اَمواج صوتی از این دست هستند.
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
14,700 تومانافزودن به سبد خرید