بررسی کرنش‌های مودال با روش اسپلاین در ارزیابی خسارت تیرورق فولادی پل I40

پذیرفته شده برای پوستر ، صفحه 1-8 (8) اصل مقاله (1.35 MB)

کد مقاله : 1054-ISAV2022 (R2)

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

چکیده

امروزه با توجه به اهمیت و هزینه های بالای ساخت، بسیاری از بناهای مهم و حیاتی هنوز در حال بهره برداری و استفاده مداوم می باشند. این سازه‌ها در طول عمر خود با آسیب های گوناگونی رو به رو می شوند که بعضی از آنها قابل روئیت و شناسایی و برخی دیگر غیر قابل روئیت می باشند. عدم شناسایی این آسیب ها باعث به وجود آمدن خسارت های جبران ناپذیر جانی و مالی می‏ شود. بنابراین، برای کاهش هزینه های بررسی و پیشگیری از هدر رفت زمان، در زمینه ارزیابی خسارت در چند دهه گذشته تحقیقات و کارهای پژوهشی-آزمایشگاهی بسیاری انجام شده است. این خسارت‏ها در سازه ها، سبب تغییر در ویژگی های دینامیکی سازه ها مانند سختی و میرایی می شود. مقاله پیش رو به بررسی حالت های مودی سازه و انرژی کرنشی مودال می‏ پردازد. با توجه به محدودیت تعداد سنسورهای موجود در سازه ها، موقعیت آسیب دارای خطاهای اندازه گیری بوده و به طور دقیق مشخص نمی شود. در این تحقیق با استفاده از روش درون یابی اسپلاین مکعبی و افزایش تعداد نقاط اندازه‏گیری بر در نرم افزار MATLAB کرنش‏های مودال محاسبه می ‏شوند. در ادامه با روش انرژی کرنشی اقدام به شناسایی موقعیت آسیب در تیر فلزی مشخص و آستانه خسارت در نمودارها تعریف می شود. داده های مورد استفاده این مقاله شامل داده‏ های آزمایش‏ های ارتعاشی پل واقعی I40 هستند. با این داده‏ ‏ها، بر اساس روش‏ های انرژی کرنشی مودال خسارت‏ها در تیرورق فولادی پل I40 شناسایی می‏ شوند.

کلیدواژه ها

ارزیابی خسارت؛ اسپلاین مکعبی؛ انرژی کرنشی؛ آنالیز مودال

موضوعات

Condition monitoring - damage detection

Title

Investigating the modal strains with the spline method in assessing the damage of the steel plate girder of the I40 bridge

Authors

Neda Baghiee, Ahmad Shakeri

Abstract

Due to the importance and high costs of construction, the important buildings are still in use. During their service life, these structures face various damages. Some of the damaged areas are visible and identifiable, and others are invisible. If these damages are not identified sufficiently, irreparable human and financial damages will occur. Therefore, in the past few decades, numerous experimental and theatrical studies have been carried out for structural damage deification. These damages cause some changes in the dynamic characteristics of the structures, such as stiffness and damping. This paper examines the modal strain energy method for damage identification. Due to the limitation of the number of sensors in the structures, the location of the damage cannot be determined accurately. In the study, modal strains are calculated using the cubic spline interpolation method and the number of measurement points is increased by using MATLAB software. Then, the location of the damage in the steel beam is identified by the modal strain energy method. To determine the damage location, the threshold value is defined for each damage scenario. The data used in this paper is based on the information obtained from a real bridge I-40. Based on these experimental data and utilizing modal strain energy methods, the damaged areas are identified in the steel plate girder of bridge I-40.

Keywords

damage assessment, Cubic Spline, Strain Energy, Modal Analysis

مراجع

1,P. Cawley and R. D. Adams, "The location of defects in structures from measurements of natural frequencies," The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, vol. 14, no. 2, pp. 49-57, 1979. 2. P. Gudmundson, "Eigenfrequency changes of structures due to cracks, notches or other geometrical changes," Journal of the Mechanics and Physics of Solids, vol. 30, no. 5, pp. 339-353, 1982. 3. J.-T. Kim, Y.-S. Ryu, H.-M. Cho, and N. Stubbs, "Damage identification in beam-type structures: frequencybased method vs mode-shape-based method," Engineering structures, vol. 25, no. 1, pp. 57-67, 2003. 4. Alvandi and C. Cremona, "Assessment of vibration-based damage identification techniques," Journal of sound and vibration, vol. 292, no. 1-2, pp. 179-202, 2006. 5. N. Baghiee, M. R. Esfahani, and K. Moslem, "Damage detection of multi-girder bridge superstructure based on the modal strain approaches," Journal of Theoretical and Applied Vibration and Acoustics, vol. 5, no . 1, pp. 21-42, 2019. 6. Z. Nie, Y. Xie, J. Li, H. Hao, and H. Ma, "Damage detection in bridges under moving loads based on subspace projection residuals," Advances in Structural Engineering, vol. 25, no. 5, pp. 979-1001, 2022. 7. M. Rucka, "Damage detection in beams using wavelet transform on higher vibration modes," Journal of theoretical and applied mechanics, vol. 49, no. 2, pp. 399-417, 2011. 8. Eraky, A. M. Anwar, A. Saad, and A. Abdo, "Damage detection of flexural structural systems using damage index method–Experimental approach," Alexandria Engineering Journal, vol. 54, no. 3, pp. 497-507, 2015. 9. Y. Li, "Hypersensitivity of strain-based indicators for structural damage identification: A review," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 24, no. 3, pp. 653-664, 2010. 10. C. R. Farrar and D. Jauregui, Damage detection algorithms applied to experimental and numerical modal data from the I-40 bridge. Los Alamos National Laboratory, 1996.