شناسایی خسارت سازه ها با استفاده از جداسازی کور منبع و تحلیل چندفراکتالی نوسانات روند زدایی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران،

چکیده

امروزه روشهای پایش سلامتی که بتوانند خسارت را در مراحل اولیه شناسایی کنند اهمیت زیادی پیدا کرده اند. برای این کار لازم است که روشهای مذکور بتوانند خسارت های جزیی را شناسایی کنند. با این حال بسیاری از روشهایی که تاکنون برای شناسایی خسارت سازه ها معرفی شده اند در شناسایی خسارت های کوچک دچار ضعف هستند. یکی از راهکارهای نیل به این هدف استفاده از رویکرد فراکتالی است. در این مقاله یک روش شناسایی خسارت بر مبنای تلفیق تحلیل چندفراکتالی نوسانات روند زدایی شده و جداسازی کور منبع ارائه شده است. در بخش اول، سه روش جداسازی کور منبع با یکدیگر مقایسه شده و کارامدترین آنها برای تجزیه سیگنالهای سازه ای انتخاب شده است. این روشهای عبارتند از روش شناسایی کور مودال، روش ترکیبی و روش با استفاده از برنامه نویسی تنک. از سه مدل سازه ای برای سنجش کارایی این روشها استفاده شده است که بازه مدل های عددی با درجات آزادی محدود تا سازه واقعی را شامل می شود. در بخش دوم، یک شاخص خسارت بر مبنای عرض طیف چند فراکتالی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که روش مذکور می تواند با دقت بالایی الگوهای مختلف خسارت را تشخیص داده و خسارت های جزیی را شناسایی کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Damage detection of structures using blind source separation and multifractal detrend fluctuation analysis

نویسنده [English]

  • Ehsan Darvishan
Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
چکیده [English]

Today, structural health monitoring techniques that can detect damage in early stages have become very important. For these reason, such techniques must be able to detect slight damages. However, a large number of algorithms that have proposed so far for damage detection are unable to identify early-stage damages. One of the approaches that can be employed is multifractal method. In this paper, a damage detection technique is proposed based on multifractal detrend fluctuation analysis and blind source separation. In the first stage, the accuracy of three methods of blind source separation is compared and the most efficient method in decomposing structural vibration signals is selected. These methods include blind modal identification, combined method, and sparse coding. Three structural models are employed to investigate efficiency of the procedures which consists of a range of numerical MDOF model with limited degree of freedom to real structures. In the second stage, a damage index is proposed based on the width of multifractal spectrum. Results show that the aforementioned method is able to identify various damage patterns and can detect slight damages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural health monitoring
  • damage detection
  • signal processing
  • Cross wavelet transform
  • Support Vector Machine