تشخیص وجود ترک در تیر یکسر‌گیردار با استفاده از روش حسگری فشرده(CS)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه علوم ریاضی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه علوم ریاضی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

یکی از اولین مشخصات سازه آسیب دیده، تغییر در سختی موضعی سازه و در نتیجه تغییر فرکانس‌های زمانی آن می‌باشد. در سال‌های اخیر حسگری فشرده (CS) در حوزه‌ی فرکانس به موفقیت‌های قابل توجهی در مقایسه با روش‌ نمونه‌برداری نایکوئیست دست پیدا کرده است. حسگری فشرده، بر این مبنا استوار است که بیشتر سیگنال‌های زمانی وقتی در یک مبنای مناسب (مانند: مبنای موجک، فوریه و ...) نمایش داده می‌شوند پهنای باند فرکانسی آنها بالا هست و درنتیجه می‌توان در هنگام نمونه‌برداری از برخی بخش‌های طیف فرکانسی سیگنال صرف‌نظر کرد. در نتیجه می‌توان تعداد نمونه‌ها را  در مقایسه با نرخ نایکوئیست به طور چشم‌گیری کاهش داد. در این تحقیق برای نخستین بار با بکارگیری الگوریتم پایه‌های متعامد تعقیبی (OMP)، و الگوریتم تکراری آستانه‌گذاری سخت (IHT)، به تشخیص وجود ترک در یک تیر یکسر گیردار، با کمترین نرخ نمونه‌برداری از سیگنال آن پرداخته ‌شده است که از الگوریتم‌های شناخته شده در حسگری فشرده هستند.  نتایج عددی حاصل از این الگوریتم‌ها برتری الگوریتم (OMP) در مقایسه با الگوریتم(IHT) برای تشخیص وجود ترک در تیر یکسر گیردار نشان می‌دهد. نتایج حاصل از این روش حاکی از آن است هنگامی که نسبت سیگنال به نویز گاوسی (SNR) کم است، روش پیشنهادی عملکرد بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Gillich. R, et al, Localization of transversal cracks in sandwich beams and evaluation of their severity, Shock and Vibration, Article 607125 .2014.
  • Khatir. S, et al, Multiple damage detection in composite beams using particle swarm optimization and genetic algorithm, Mechanika, 23 (4) pp. 514-521, 2017.
  • Y. L, et al, Output-based structural damage detection by using correlation analysis together with transmissibility, Materials, 10 (8), p. 866, 2017.
  • Y. L, M. Abdel Wahab, Cosine based and extended transmissibility damage indicators for structural damage detection, Eng. Struct., 141, pp. 175-183, 2017.
  • Y. L, et al, Structural damage detection using transmissibility together with hierarchical clustering analysis and similarity measure, Struct. Health Monit, 2016.
  • G. R, et al, Free vibration of a perfectly clamped-free beam with stepwise eccentric distributed masses, Shock and Vibration, Article 2086274, 2016.
  • Y. L, N. Maia, M. Abdel Wahab, Damage detection using transmissibility compressed by principal component analysis enhanced with distance measure, J. Vib. Control, 2016.
  • Y. L, M. Abdel Wahab, Rapid early damage detection using transmissibility with distance measure analysis under unknown excitation in long-term health monitoring, Journal

Vibroeng, 18 (7), pp. 4491-4499, 2016.

  • S. W, C. R. Farrar and M. B. Prime, A summary review of vibration-based damage identification methods, Shock and Vibration Digest, Vol. 30, pp. 91-105, 1998.

 

  • A. R. D, Pye. P. C. J. and Stone, B. J, Techniques for Nondestructively Assessing the Integrity, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol.20 No. 2, pp. 93-100, 1978.
  • Ostachowicz, W. M, Krawczuk. M, Analysis of the Cracks on the Natural Frequencies of a cantilever Beam, Journal of Sound and Vibration, Vol. 150, No. 2, pp. 191-201, 1991.
  • S. H. S. and D. J. Inman, Continuous Model for the Transverse Vibration of Cracked Timoshenko Beams, Transactions of the ASME, Vol. 124, 310-320, 2002.
  • J. K, Friswell. M. I. and Edwards. S, Simplified models for the location of cracks in beam structures using measured vibration data, Journal of Sound and vibration, Vol. 251, No. 1, pp. 13-38, 2002.
  • A, Ghadami. v, Mirdamadi. H. R , Multiple-crack damage detection in multi-step beams by a novel local flexibility-based damage index, Journal of Sound and Vibration Volume 332, Issue 2, pp 294-305, 2013.
  • S, Dekemelea. v, Loccufiera. M , Khatirb. T, Wahab. v, Crack identification method in beam-like structures using changes in experimentally measured frequencies and Particle Swarm Optimization, Comptes Rendus Mécanique Volume 346, Issue 2, pp 110-120, 2018.
  • Rezaee. M and Hassannejad. R, A new approach to free vibration analysis of a beam with a breathing crack based on mechanical energy balance method, Acta Mechanica Solida Sinica,vol 24, Issue 2, pp 185-194, 2011.
  • D. L, Compressed sensing, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 52, no. 4, pp. 1289-1306, 2006.
  • Tony . T. C. and Wang. L, Orthogonal Matching Pursuit for Sparse Signal Recovery with Noise, IEEE Transactions on information theory, 57, No. 7, 2011.
  • T, and Davies. M. E, Thresholding for Sparse approximations, J. Fourier Anal. Appl, 14, pp. 629-654, 2008.
  • S, Sparse Recovery Algorithms: Sufficient conditions in terms of restricted isometry constants, Preprint.
  • A, Pourmohammad. A, An Efficient Iterative Thresholding Method for Compressed Sensing, International Journal of Computer Theory and Engineering Vol. 4, No. 2, April 2012.