شناسایی و تعیین موقعیت آسیب در صفحات فولادی با استفاده از داده‌های دینامیکی مودال و آنالیز موجک دو بعدی

Abstract

با گذشت زمان، سازه‌ها تحت اثر عوامل مخرب طبیعی و غیر طبیعی متعددی چون زلزله، گودبرداری‌های غیراصولی، ارتعاشات دینامیکی حاصل از انفجار و غیره قرار می‌گیرند. همچنین، عواملی چون انتظار سرویس‌دهی بیش از ظرفیت طراحی المان‌های سازه و عدم بر آورده نمودن انتظارات به روز شده آیین‌نامه‌ای، باعث افت کارایی سازه می‌گردد. از طرفی گسترش آسیب‌های موضعی در سازه‌ها تحت اثر عوامل نامطلوب می‌تواند سلامتی کلی سازه را با مشکل مواجه نماید. بنابراین، اطلاع از وضعیت سلامتی سازه‌ها بسیار مهم و حائز اهمیت بوده و پایش و کنترل سلامتی در سازه‌ها یکی از مهمترین و مورد توجه‌ترین زمینه‌های پژوهشی بسیاری از پژوهشگران است. صفحات از مهم‌ترین المان‌های سازه‌ای هستند که آسیب در آن‌ها می‌تواند به صورت پیش‌رونده به سایر المان‌ها منتقل شده و منجر به آسیب کلی سازه گردد و در نتیجه، هزینه‌های اجتماعی جبران ناپذیر و اقتصادی فراوانی را تحمیل نماید. در این مقاله، با توجه به گسترش روز افزون استفاده از صفحات فولادی در سازه‌های ساختمانی به عنوان دیوارهای برشی فولادی، موضوع شناسایی و تعیین موقعیت آسیب به عنوان یکی از مهم‌ترین مراحل پایش سلامتی در سازه‌ها با استفاده از داده‌های دینامیکی مودال (فرکانس‌ها و شکل‌های مود ارتعاشی) و یک روش تشخیصی مبتنی بر تحلیل موجک گسسته دو بعدی مورد توجه واقع شد. به این منظور، صفحه فولادی مدل‌سازی شده در نرم افزار تحلیل اجزا محدودی ABAQUS تحت تحلیل فرکانسی واقع شد و داده‌های مودال حالت‌های آسیب و بدون آسیب استخراج گردید. نتایج، اختلاف بین فرکانس‌ها و عدم انطباق کامل شکل‌های اولیه و ثانویه مودهای ارتعاشی را بر اساس معیار انطباق مودال (MAC) و زاویه بین بردارهای اولیه و ثانویه شکل مود نشان داد. با معرفی یک شاخص مکان‌یاب آسیب (DLI) بر مبنای ضرایب موجک حاصل از جزئیات قطری تحلیل موجک دو بعدی شکل‌های اولیه و ثانویه مود ارتعاشی مورد نظر، مکان‌های آسیب با ایجاد پرش نسبی حداکثری در نمودار DLI در دو راستای طول و عرض صفحه با دقت بالایی شناسایی شد.