مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

ارائه یک روش نوین مبتنی بر انرژی کرنشی مودال به‌منظور مکان‌یابی آسیب سازه‌ای در پل دسترسی سکوی دریایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه صنایع دریایی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، داانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 گروه مهندسی هیدرومکانیک و سیستم های رانش، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.
3 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، معماری و هنر، واحد علوم و تحقیقات، داانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
چکیده
عبور و مرور پرسنل و قرارگیری تاسیسات روی پل‌های دسترسی مجتمع‌های فراساحلی سبب شده است تا شناسایی آسیب در این اجزا از اهمیت زیادی برخوردار باشد. روش انرژی کرنشی مودال، یکی از روش‌های 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 می‌شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آن‌ها، در نظر گرفتن فرکانس‌های طبیعی در تعیین مکان آسیب است. در این مقاله، با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانس‌های طبیعی، یک رابطه جدید برای شناسایی دقیق‌تر 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 می‌دهد که میانگین خطا برای دقت شناسایی مکان آسیب به‌طور متوسط در شاخص Stubbs، روش بهبود یافته و روش نوین به‌ترتیب 3.55، 2.82 و 2.21 درصد است، بنابراین روش نوین با دقت بیشتری قادر به شناسایی مکان آسیب‌های موجود در سازه می‌باشد. همچنین مقایسه نتایج حالت‌های مختلف نشان می‌دهد که میانگین خطای مکان‌یابی آسیب با افزایش شدت آسیب، کاهش می‌یابد. دقت شناسایی مکان آسیب نیز با دور شدن از تکیه‌گاه‌ها افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Cawley, P. and Adams, R. D., 1979. The location of defects in structures from measurement of natural frequencies. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 14, pp. 49-57. DOI:10.1243/03093247V142049.
Ding, Y., Xiao, F., Zhu, W. and Xia, T. 2019. Structural health monitoring of the scaffolding dismantling process of a long-span steel box girder viaduct based on BOTDA technology. Advances in Civil Engineering, 2019, pp. 1-8. DOI:10.1155/2019/5942717.
Doebling, S.W., Hemez, F., Barlow, M., Peterson, L. and Farhat C. 1993. Selection of experimental modal data sets for damage detection via model update. In 34th Structures. Structural Dynamics and Materials Conference. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1993ssdm.conf.1506D/abstract.
Doebling, S. W., Farrar, C. R., Prime, M. B. and Shevitz, D. W. 1995. A summary review of damage identification methods that examine changes in dynamic properties. Journal of Shock Vibration, 30. pp. 91-105. https://www.researchgate.net/publication/243767264_A_Review_of_Damage_Identification_Methods_that_Examine_Changes_in_Dynamic_Properties.
Doebling, S.W., Farrar, C. R., Prime, M. B. and Shevitz, D. W. 1996. Damage identification and health monitoring of structural and mechanical systems from changes in their vibration characteristics: A literature review. Los Alamos National Laboratory. DOI:10.2172/249299.
Farrar, C. R. and Jauregui, D. A. 1998. Comparative study of damage identification algorithms applied to a brdige: II. Numerical study. Smart Materials and Structures, 7, pp. 720-731. DOI: 10.1088/0964-1726/7/5/014.
Ge, M. and Lui, E. M. 2005. Structural damage identification using system dynamic properties. Computers & Structures, 83, pp. 2185-2196. DOI:10.1016/j.compstruc.2005 .05.002.
Hansen, S. R. and Vanderplaats, G. N. 1990. Approximation method for configuration optimization of trusses. AIAAJ, 28, pp. 161-168. DOI:10.2514/3.10367.
Kim, J. T. and Stubbs, N. 1995. Damage detection in offshore jacket structures from limited modal information. International Journal of Offshore and Polar Engineering, 5, pp. 58-66. https://www.researchgate.n et/publication/241782906_Damage_Detection_In_Offshore_Jacket_Structures_From_Limited_Modal_Information.
Kim, J. T. and Stubbs, N. 2002. Improved damage identification method based on modal information. Journal of Sound and Vibration, 252, pp. 223-238. https://doi. org/10.1006/jsvi.2001.3749.
Li, Y., Wang, S., Zhang, M. and Zheng, C. 2016. An improved modal strain energy method for damage detection in offshore platform structures. Journal of Marine Science and Application. 15, pp. 182-192. DOI:10.1007/s11804-016-1350-1.
Liu, F., Li, H., and Wang, B. 2014. Experimental study of improved modal strain energy method for damage localization in jacket-type offshore wind turbines. Renewable Energy, 72, pp. 174-181. DOI:10.1016/j.renene.2014.07.007.
Seyedpoor, S. M. and Yazdanpanah, O. 2014. An efficient indicator for structural damage localization using the change of strain energy based on static noisy data. Applied Mathematical Modeling, 38, pp. 2661-2672. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X13007403.
Shahrivar, F. and Bouwkamp, G. 1986. Damage detection in offshore platforms using vibration information. Journal of Energy Resources Technology, 108, pp. 97-106. DOI: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2017.0 9.014
Wu, X., Xia, J., and Zhu, X. 2019. Finding damage localizations of a planar truss using modal strain energy change. Advances in Civil Engineering, 2019, pp. 1-13. DOI:10.1155/2019/3040682.
Xu, M., Wang, S., and Jiang, Y. 2018. Iterative two‐stage approach for identifying structural damage by combining the modal strain energy decomposition method with the multi objective particle swarm optimization algorithm. Structural Control Health Monitoring, 26. pp. 1-14. DOI:10.1002 /stc.2301.
دوره 23، شماره 2
بهار 1403
صفحه 70-82

  • تاریخ دریافت 12 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری 04 دی 1400
  • تاریخ پذیرش 18 دی 1400
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1403