عیب‌یابی در صفحات فولادی با استفاده از الگوریتم تشخیصی مبتنی بر تبدیل موجک پیوسته یک ‌بعدی و شکل‌های مود ارتعاشی دو بعدی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

شناسایی آسیب در المان‌ها و تعلقات سازه‌ای یکی از مهم‌ترین مراحل ارزیابی و پایش سلامتی در سازه‌ها است. پس از تشخیص آسیب‌های جزئی با ترمیم و یا تعویض المان‌های محتمل آسیب می‌توان از گسترش آسیب جلوگیری نمود و خسارت‌های اجتماعی و اقتصادی احتمالی را کاهش داد. در صنعت ساختمان استفاده از صفحات جدار نازک فولادی رو به افزایش است. آسیب در اعضای صفحه‌ای و به طور خاص دیوارهای برشی فولادی می‌تواند به صورت پیشرونده به سایر المان‌ها انتقال یابد و ایجاد خسارت سازه‌ای کلی نماید. در این مقاله، به تشخیص و تعیین موقعیت آسیب‌های جزئی در المان صفحه‌ای فولادی پرداخته شد. الگوریتمی تشخیصی مبتنی بر تبدیل موجک پیوسته یک بعدی و شکل‌های اولیه و ثانویه مودهای ارتعاشی دو بعدی پیشنهاد شد و شاخص‌های تشخیصی DI-L و DI-W ارائه گردید. نتایج نموداری بررسی‌های مربوط به هر دو شاخص پیشنهادی، کارآمدی و قابلیت تشخیص دو بعدی موقعیت‌های مختلف آسیب را نشان می‌دهد؛ به‌نحوی‌که در منطقه آسیب، قله‌هایی برآمده از مقادیر شاخص‌های تشخیصی به صورت بی‌نظمی‌ و اغتشاش پدید آمده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Damage Identification in Steel Plates Using a Detection Algorithm Based on 1-D Continuous Wavelet Transform and 2-D Vibration Mode Shapes

نویسندگان [English]

  • Arman Mamazizi 1
  • Mohtasham Khanahmadi 2
1 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 Ph.D. Student of Structural Engineering, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

In order to examine and monitor the health of structures, it is essential to identify and pinpoint the site of damage in structural elements and connections. After timely detection of various damage situations, it is possible to prevent the spread of damage by repairing the damage or, if necessary, replacing damaged elements, thereby mitigating potential social and economic losses. The construction industry is increasingly employing thin steel wall plates, particularly as steel plate shear walls. Damage to plate members, particularly steel plate shear walls, can be transferred to other elements and cause overall structural damage. Consequently, this article discusses detecting and determining various damage positions in the steel plate element. ABAQUS finite element analysis software was employed to model both the damaged and undamaged states of the steel plate. Subsequently, dynamic modal information was extracted, including natural frequencies and vibration mode shapes. The study observed a difference in frequency values between the primary and secondary states and an asymmetry of the angle matrix between the primary and secondary forms of the vibration modes due to the presence of damage. After that, a detection algorithm based on the use of primary and secondary shapes of two-dimensional vibration modes and continuous wavelet transform with a one-dimensional theoretical background was proposed, and the detection indices DI-L (detection index of longitudinal extension) and DI-W (detection index of transverse extension) were posited and calculated using the MATLAB.R2021a program. The graphical results of the investigations pertaining to the two proposed indices demonstrated the effectiveness and capability of two-dimensional detection of various damage situations, as peaks resulting from the values of detection indicators appeared in the form of irregularities and disturbances in the damage situations. In addition, the identification values achieved using the detection index matrix for the longitudinal extension were more accurate than those obtained using the detection index matrix for the transverse extension

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural Health Monitoring
  • Damage Identification
  • 1-D Continuous Wavelet Transform
  • Vibration Mode Shapes
  • Damage Detection Index