شناسایی خسارت در سکوهای ثابت دریایی با استفاده از مفاهیم آنتروپی انرژی در تبدیل بسته موجک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

2 کارشناس ارشد مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

پایش سلامت سازه برای اطمینان از عملکرد ایمن سازه در طول مدت زمان بهره برداری از آن امری ضروری است. سکوهای فراساحلی به طور گسترده ای برای استخراج نفت و گاز از دریا مورد استفاده قرار می گیرند. از آن جایی که در این سکوها قسمت بیشتر سازه در زیر آب در معرض شرایط محیطی دریا قرار دارند، به شدت مستعد ایجاد خسارت هستند. یکی از روش های شناسایی عیوب سازه ای در سکوهای دریایی، بهره گیری از ابزارهای پردازش سیگنال است. در این مقاله ابتدا مدلی از یک سکوی جکت معرفی می شود، سپس حالات مختلفی از خرابی توسط کاهش سختی طبقات به آن اعمال شده و پاسخ سازه تحت تحریک نویز سفید گاوسی ثبت می شود. در این مرحله پاسخ شتاب ثبت شده توسط تبدیل بسته موجک در ترازهای مختلف تجزیه شده و مؤلفه های حساس به خسارت با بهره گیری از مفاهیم آنتروپی انرژی و انجام تحلیل حساسیت، انتخاب می شوند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که مؤلفه های حساس به خسارت انتخاب شده حتی در آسیب های با شدت کم از کارایی مطلوبی برخوردار بوده و میزان تغییرات این مؤلفه ها نیز به طور محسوسی به شدت خسارت های وارده به سکو وابسته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Damage Detection in Offshore Fixed Platforms Using Concepts of Energy Entropy in Wavelet Packet Transform

نویسندگان [English]

  • H. Rahami 1
  • H. Amini Tehrani 2
  • M. Akhavat 2
  • Gh. R. Ghodrati Amiri 3
1 Associate Professor, School of Engineering Science, College of Engineering, University of Tehran
2 M.Sc. Graduate, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
3 Professor, Centre of Excellence for Fundamental Studies in Structural Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Structural health monitoring is of great importance in order to ensure safe and reliable performance
of structures during the service life. Offshore platforms have been widely used in offshore oil and gas
exploitation and are highly susceptible to damage since a major part of these structures is under water
exposed to corrosive ocean environments. Utilizing signal processing tools is one of the effective methods
in identifying the structural damages. In this paper, at first a jacket platform model is introduced and
various damage patterns are applied to the model through members’ stiffness reduction. Then, structural
response is recorded under the Gaussian white noise excitation. At this stage, the recorded acceleration
response is decomposed at different levels via wavelet packet transform and then by using the concepts
of energy entropy and performing a sensitivity analysis, damage sensitive components are selected.
Results show that the selected damage sensitive components have good efficiency even in low intensity
damages and also the change rate of of these components is markedly related to the severity of the damage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural health monitoring
  • Offshore Platforms
  • signal processing
  • Wavelet Packet Transform
  • Energy Entropy
  • Sensitivity analysis

مراجع

[1] Yen, G. G. and Lin, K. C.; “Wavelet Packet Feature Extraction for Vibration Monitoring,” Industrial Electronics, IEEE Transactions, Vol. 47, No. 3, pp. 650-667, 2000.
[2] Ovanesova, A. and Suarez, L.; “Applications of Wavelet Transforms to Damage Detection in Frame Structures,” Engineering Structures, Vol. 26, No. 1, pp.39-49, 2004.
[3] Noh, H. Y. et al.; “Use of Wavelet-Based Damage-Sensitive Features for Structural Damage Diagnosis Using Strong Motion Data,” Journal of StructuralEngineering, Vol. 137, No. 10, pp. 1215-1228, 2011.
[4] Brincker, R. et al.; “Damage Detection in an Offshore Structure,” Proceedings-Spie The International Society for Optical Engineering, Spie InternationalSociety for Optical, 1995.
[5] Nichols, J.; “Structural Health Monitoring of Offshore Structures Using Ambient Excitation,” Applied Ocean Research, Vol. 25, No. 3, pp. 101-114, 2003.
[6] Zhang, Z. and Chen, S.; “Crack Detection Using a Frequency Response Function in Offshore Platforms,”Journal of Marine Science and Application, Vol. 6, No. 3,pp.1-5, 2007.
[7] Changhang Xu, G. C.; “Damage Detection of Offshore Platform Model Using Empirical Mode Decomposition and Wigner-Ville Distribution,”Proceedings of the 20th International Offshore and Polar Engineering Conference, Beijing, China, 2010.
[8] Elshafey, A. A.; Haddara, M. R. and Marzouk, H.;“Damage Detection in Offshore Structures Using Neural Networks,” Marine Structures, Vol. 23, No. 1,pp. 131-145, 2010.
[9] Yuan-Sheng, C. and Zhen, W.; “Detecting Damage to Offshore Platform Structures Using the Time-Domain Data,” Journal of Marine Science and Application, Vol. 1, p. 3, 2008.
[10] Mojtahedi, A. et al.; “Developing a Robust SHM Method for Offshore Jacket Platform Using Model Updating and Fuzzy Logic System,” Applied Ocean Research, Vol. 33, No. 4, pp. 398-411, 2011.
[11] Komachi, Y. et al.; “Retrofit of Ressalat Jacket Platform (Persian Gulf) Using Friction Damper Device,” Journal of Zhejiang University-Science A, Vol. 12, No. 9, pp. 680-691, 2011.
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 48، شماره 3
آبان 1395
صفحه 241-248

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار