Ghasemi Khademi, Ali (2017) Operational and Classical Modal Analysis to Damage Detection in Steel Structure. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.
|
Text (آنالیز مودال عملیاتی و تجربی در تشخیص آسیب سازه فولادی)
Ali Ghasemi Khademi.pdf Download (1MB) | Preview |
Abstract
Experimental modal analysis is a process for identifying the dynamic properties of structures, including vibrating modes, by applying their dynamic response to vibrations, which is a useful and accurate method for assessing damage in structures and based on non-destructive health tests. The use of experimental modal analysis methods is usually associated with fundamental problems. Because most of the structures that surround our surroundings are under various environmental loads such as wind, sound waves and noise. Therefore, the nature of the loads loaded into these structures is not exactly clear, and in most cases it is impossible to measure them. In order to solve these problems, researchers in recent years have provided new methods for modal analysis, based on measurements, only responses. These methods are called operational modal analysis. In these methods, the structure is stimulated by environmental loads. In this research, operational modal analysis and experimental modal analysis are used to troubleshoot the steel frame. To achieve this objective, the three-story three-dimensional frame model was initiated by impact load and earthquake record. To extract the modal information from frequency response functions (FRF), methods of a degree of freedom (Pick Peaking, circular fitting, inverse FRF) and several degrees of freedom (fractional polynomial) were used. The results of the analysis show that the impact load versus the earthquake record has a better performance in determining the vibrational structure of the structure, and all methods of a degree of freedom and several degrees of freedom provide acceptable results for determining the modal parameters. Secondly, an environmental modal analysis method is used. In this case, the frame was propelled by wind and noise perturbation load and the methods of frequency domain and subspace randomization analysis, which are in the frequency domain and time domain method respectively, were used to approximate the modal parameters. Results show better performance of the frequency domain analysis method than the random subspace method in determining the inherent characteristics of the system. In the last step, applying hypothetical damage to the structure and using the results of empirical and environmental modal analysis methods, the damage to the structure was initially investigated using changes in the frequency response functions and the McAcet criteria and, finally, the location of the damage to the 3D frame using the change method Moody's shape is identified. Key words: Operational modal analysis, Experimental modal analysis, Steel 3D frame, Frequency response functions, Mac criterion
Item Type: | Thesis (Masters) | ||||
---|---|---|---|---|---|
Persian Title: | آنالیز مودال عملیاتی و تجربی در تشخیص آسیب سازه فولادی | ||||
Persian Abstract: | تحلیل مودال تجربی، روند شناسایی ویژگی های دینامیکی سازه ها، از جمله مودهای ارتعاشی، با به کار بردن پاسخ دینامیکی آنها به ارتعاشات می باشد که یک روش سودمند و دقیق برای ارزیابی آسیب در سازهها است و اساس آزمایش های سلامت سنجی غیر مخرب ارتعاشی می باشد. استفاده از روش هاي آنالیز مودال تجربی معمولا با مشکلات اساسی همراه است. زیرا اغلب سازه هایی که در محیط پیرامون ما قرار دارند، تحت بارهاي محیطی نظیر باد، امواج صوتی و نویزهاي متعدد می باشند. بنابراین ماهیت بارهاي وارد شده به این سازهها دقیقا مشخص نیست و اندازه گیري آن ها نیز در اکثر موارد غیرممکن است. به منظور رفع این مشکلات، محققان در سال هاي اخیر به ارائه روش هاي نوین آنالیز مودال، بر مبناي اندازه گیري فقط پاسخ پرداخته اند. این روش ها، آنالیز مودال محیطی نامیده می شوند. در این روش ها، سازه توسط بارهاي محیطی تحریک می گردد. در این تحقیق کاربرد آنالیز مودال عملیاتی و آنالیز مودال تجربی در عیب یابی قاب فولادی مورد بررسی قرار می گیرد. برای نیل به این هدف ابتدا مدل قاب سه طبقه سه بعدی توسط بار ضربه و رکورد زلزله تحریک شده است. برای استخراج اطلاعات مودال حاصل از توابع پاسخ فرکانسی (FRF) ، از روش های یک درجه آزادی (روش برداشت قله، برازش دایره، FRFمعکوس) و چند درجه آزادی (چند جمله ای کسری گویا) استفاده شد. نتایج تحلیل نشان می دهد که بار ضربه نسبت به رکورد زلزله از عملکرد بهتری در تعیین مودهای ارتعاشی سازه برخوردار است و از طرفی تمامی روش های یک درجه آزادی و چند درجه آزادی نتایج قابل قبولی را تعیین پارامترهای مودال ارائه می دهند. در مرحله دوم از روش آنالیز مودال محیطی استفاده می شود. در این حالت قاب توسط بار محیطی باد و نویز تحریک شده و از روش های تجزیه حوزه فرکانسی و زیر فضای تصادفی که به ترتیب جزو روش های حوزه فرکانسی و حوزه زمانی می باشند، برای تقریب پارامترهای مودال استفاده شد. نتایج نشانگر عملکرد بهتر روش تجزیه حوزه فرکانسی نسبت به روش زیر فضای تصادفی در تعیین خصوصیات ذاتی سامانه است. در گام آخر با اعمال آسیب فرضی در سازه و استفاده از نتایج روش های آنالیز مودال تجربی و محیطی، ابتدا وجود آسیب در سازه با استفاده از تغییرات توابع پاسخ فرکانسی و معیار مک بررسی شده و نهایتا محل آسیب قاب سه بعدی با استفاده از روش تغییر شکل مودی شناسایی می گردد. كليد واژه¬ها: آنالیز مودال محیطی، آنالیز مودال تجربی، قاب سه بعدی فولادی، توابع پاسخ فرکانسی، معیار مک | ||||
Supervisor: |
|
||||
Advisor: |
|
||||
Subjects: | Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering |
||||
Divisions: | Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering |
||||
Date Deposited: | 06 Oct 2018 07:59 | ||||
Last Modified: | 06 Oct 2018 07:59 | ||||
URI: | http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/366 |
Actions (login required)
![]() |
View Item |