اثر محل و شدت ترک بر پارامترهای مودال تیر یکسر‌گیردار

محورهای موضوعی : آنالیز مودال

احسان جمشیدی ¹ (مدیر گروه مکانیک جامدات و طراحی کاربردی، عضو هیات علمی)
بهرام جمشیدی ² (دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران)
فاطمه تقی خاکی ³ (دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران)
علیرضا ارغوان ⁴ (مربی، مرکز تحقیقات انرژی و توسعه پایدار، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/04/31 تاریخ پذیرش : 1395/04/31 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: فرکانس طبیعی, پارامترهای مودال, شکل مود, محل ترک, شدت ترک, تیر یکسر‌گیردار,

چکیده مقاله :

یکی از روش‌های متداول شناسایی آسیب در سازه‌ ها بررسی تغییرات پارامترهای مودال سازه قبل و بعد از بروز آسیب است. در این روند که اغلب بر پایه روش‌های بهینه سازی هستند، یک تابع هدف بر پایه فرکانس‌های طبیعی و یا شکل‌مودهای سازه و یا هر دو به کار برده می‌شود. موفقیت در یافتن محل و شدت آسیب در این روش‌ها شدیدا تابع حساسیت تابع هدف به آسیب خواهد بود. از آنجا که تابع هدف خود تابعی از فرکانس‌های طبیعی و یا شکل‌مودهای سازه و یا هر دو است، لازم است حساسیت پارامترهای مودال به محل و شدت آسیب مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور در این مقاله یک تیر یکسرگیردار به صورت عددی شبیه سازی شده است. با تغییر محل و شدت ترک، اثر آنها بر فرکانس‌های طبیعی و شکل مودها مطالعه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش شدت ترک فرکانس های طبیعی کاهش می‌‌یابند. از طرف دیگر با جابجا شدن ترک از سر گیردار به سمت انتهای آزاد، تغییرات فرکانس طبیعی از الگویی خاصی پیروی نکرده و برای یک ترک با عمق ثابت کاهش فرکانس‌های طبیعی نسبت به حالت تیر سالم وابسته به موقعیت ترک بر روی تیر می‌‌باشد. همچنین مشاهده می‌‌شود هرچه ترک به سر گیر دار تیر نزدیک تر باشد، فرکانس طبیعی بیشتر کاهش می‌‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که حساسیت شکل مودها نسبت به بروز ترک در تیر پایین است. بنابراین توصیه می‌شود در توابع هدف از فرکانس‌های طبیعی و یا فرکانس‌های طبیعی و شکل مودها به صورت توامان استفاده گردد.

چکیده انگلیسی:

One of the common methods of structural damage detections in structures is investigation of changes in modal parameters before and after damage. These methods which are mostly based on optimization techniques use an objective function based on natural frequencies and mode shapes. Success in detection of location and severity of the damage in these methods is severely a function of sensitivity of the objective function to the damage. As the objective function itself is function of natural frequencies or mode shapes or both of them, it is necessary that the sensitivity of modal parameters to damage location and severity is investigated. To this end, a cantilever beam is simulated numerically in this paper. Changing the location and severity of the damage, the effect of them on natural frequencies and mode shapes is studied. The results show that by increasing damage severity, natural frequencies decrease. On the other hand, moving the crack from the fix end to the free end of the cantilever beam, changes in the natural frequencies does not obey a specific pattern and for a crack of constant severity, decrement of natural frequencies from intact beam depends on the location of crack on the beam. Also it is observed that as the cracks approaches to the fix end, decrement of natural frequencies increased. The results show that the sensitivity of mode shapes to crack is low in beam. Therefore it is recommended to use natural frequencies or both natural frequencies and mode shapes together in objective functions.