روش اتلاف تصادفی (Random Decrement Technique)

 روش اتلاف تصادفی (Random Decrement Technique)   یک روش حوزه زمان (time domain) می باشد که در آن پاسخ سازه به نیروی وارده، تبدیل به توابع اتلاف تصادفی که متناسب با توابع همبستگی(correlation functions) پاسخ سیستم بوده می گردد و می توان آن را بعنوان پاسخ ارتعاش آزاد سازه در نظر گرفت.
پاسخ یک سیستم به نیروی وارده تصادفی در هر لحظه t متشکل از 3 قسمت می باشد:
1-  پاسخ به تغییر مکان اولیه
2-  پاسخ به سرعت اولیه
3-  پاسخ به نیروی تصادفی وارده بین حالت اولیه و زمان t
با میانگین گیری (ensemble averaging) از مجموعه متنابهی ازقطعات پاسخ سیستم با شرایط اولیه برابر ، قسمت تصادفی پاسخ تقریبا حذف شده و آنچه که بجا می ماند پاسخ سیستم به شرایط اولیه خواهد بود. این پاسخ همان ارتعاش آزاد سیستم می باشد. یکی از مزیت های این روش حذف نوفه (noise) در پاسخ بدست آمده می باشد که بدلیل میانگین گیری قطعات متنابهی از پاسخ سیستم می باشد.

داشتن هدف و تصویر روشن از انجام شناسایی سازه

موارد ذکر شده در پست قبلی به طور اجمالی مورد بحث قرار می گیرد.

دلایل زیادی وجود دارد تا صاحبان و یا مصرف کنندگان سازه بخواهند از شناسایی سیستم های سازه ای استفاده نمایند. این موارد می تواند به شرح زیر باشند:

- ظرفیت باربری سازه تحت بارگذاری های مختلف و نیاز به کنترل آن

- کنترل طراحی و یا کنترل کیفیت عملیات اجرایی ساختمان (مربوط به سازه)

- تحویل کار بر اساس عملکرد خاص در نظر گرفته شده (در طراحی بر اساس عملکرد)

- بررسی آسیب و یا پیشگیری از آسیب های احتمالی و یا جلوگیری از فروپاشی سازه

- تغییرات در سازه ناشی از مقاوم سازی، زوال سازه در اثر پیر شدن، تغییرات ناشی از تغییر استاندار های طراحی و یا تغییر عملکردی سازه

لذا ضروریست تا قبل از شروع به شناسایی سیستم سازه ای، از هدف مورد نظر آگاهی کامل داشت. با توجه به وجود عدم قطعیت در عوامل مختلف مانند طراحی ، ساخت و بارگذاری،  لازم است کلیه جوانب امر دقیقا مورد بررسی قرار گیرد و در غیر این صورت امکان انجام صحیح شناسایی وجود نخواهد داشت

روش های شناسایی سیستم های سازه ای (1)

در این بخش سعی می گردد روش های استفاده شده در شناسایی سیستم های سازه به طور خلاصه مورد بحث قرار گیرد. خواننده عزیز می تواند با مراجعه به مراجع دیگر با جزئیات این روش ها بیشتر آشنا گردد.

فرآینده شناسایی سیستم های سازه ای با ترکیب اقدامات زیر قابل انجام می باشد:

1- داشتن هدف و تصویر روشن ازانجام شناسایی سازه

2- اندازه گیری ابعادی و تهیه مدل اولیه سیستم

3- انجام آزمون های لازم و اندازه گیری داده ها

4- پردازش داده ها و بدست آوردن پارامتر های مورد نظر

5- انتخاب و کالیبره کردن مدل فیزیکی سازه

6- استفاده از مدل و نتایج جهت تصمیم گیری

 با در نظر گرفتن یک مدل و پارامتر های قابل شناسایی، بدست آوردن داده های لازم از سیستم، تعریف تابع هدف و قیود مورد نظر و در آخر اعمال یک روش بهینه سازی جهت بدست آوردن پارامتر های مورد نظر، می توان به یک روش شناسایی سیستم سازه رسید. و در آخر با استفاده از مدل و نتایج بدست آماده ، تصمیم گیری لازم در خصوص وضعیت سازه انجام خواهد شد.

شناسایی سیستم های سازه ای (2)

مدل کردن سازه یک فرایند با دامنه گسترده می باشد و روش های متفاوتی را در برمی گیرد. این روش ها از مدل پیوسته و یا گسسته گرفته تا مدل هایی صرفا بر مبناء رابطه ورودی – خروجی اندازه گیری شده می باشند. شناسایی سیستم های سازه ای در میانه این دامنه قرار دارد و به عبارتی بین یک اندازه گیری صرفا تجربی و یک مدل صرفا تحلیلی  (Doebling, 1995). هرگاه پاسخ سازه با استفاده از یک سری حسگر در نقاط مشخص، در محدوده ی فرکانسی مشخص و در زمانی مشخص بدست آید این پاسخ "دقیق" بوده و یک روش صرفا تجربی می باشد. این پاسخ را نمی توان جهت پیش بینی پاسخ سازه برای بارگذاری دیگری و یا محل هایی بغیر از محل  حسگر های در نظر گرفته تعمیم داد. در حالت استفاده از مدل تحلیلی (مثلان المان های محدود)، این مزیت وجود دارد پاسخ سازه جهت هر بارگذاری،  در هر نقطه  و در هر زمانی بدست آید. ولی این پاسخ الزاما پاسخ واقعی سازه می تواند نباشد. در واقع با یک بررسی تجربی (مثلا آزمون لرزه)، می توان مدل تحلیلی را با آنچه در واقعیت اتفاق می افتد کنترل و بروز کرد. همانطور که مشاهده می گردد عدم قطعیت در هر دو حالت اشاره شده فوق وجود دارد. لذا یک مدل کامل می تواند در محدوده بین این دو حالت بدست آید. شناسایی سیستم های سازه ای شیوه ای می باشد تا با استفاده از آمیختن دقت داده های اندازه گیری شده تجربی با عمومیت یک مدل تحلیلی به یک مدل سازه ای کامل برسد. این فرآیند یک روش مرسوم در صنایع هوا فضا، خودرو سازی و نظامی می باشد ولی هنوز یک روش استاندارد در حوزه عمران نمی باشد.

شناسایی سیستم های سازه ای (1)

هدف از این بخش ارائه تصویری ازمبحث شناسایی سیستم های سازه ای در حوزه ساختمانی می باشد. این بحث می تواند برای مهندسین عمران و سازه مفید باشد.

شناسایی سیستم سازه ای یا Structural System Identification  را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

"ارتباط پارامتریک مشخصه های پاسخ سازه ناشی ازمدل تحلیلی در مقایسه با مقادیر مشابه بدست آمده از اندازه گیری های آزمون تجربی"

در بحث شناسایی سیستم های سازه ای، تلاش می گردد تا با استفاده از ورودی و خروجی های  ثبت شده یک سیستم، پارامتر هایی که معرف رفتار سیستم می باشند را بدست آورد. برای این منظور ضروریست تا شناختی کامل از مباحث سازه، استاتیک و دینامیک سازه، روش های اندازه گیری و پردازش داده ها و غیره داشت.

                       

 

  

بعنوان مثال با اندازه گیری تابع پاسخ (یا تابع انتقال) یک سیستم سازه با استفاده از موج ورودی و خروجی از یک ارتعاش (مثلا زلزله)، می توان فرکانس های ارتعاشی و نسبت های میرایی را در مود های مختلف سیستم بدست آورد.با مقایسه این مقادیر با مقادیر مشابه بدست آمده از مدل تحلیلی می توان از صحت مدل تحلیلی اطمینان حاصل نمود. همچنین با جمع آوری این پارامتر های در طول عمر سازه و مقایسه آنها با حالت سالم سازه ( حالت اولیه)، می توان در خصوص سلامت سازه بحث و تصمیم گیری نمود.