تشخیص آسیب ناشی از زلزله در تیرهای بتنی با استفاده از تبدیل هیلبرت
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران
عنوان:
تشخیص آسیب ناشی از زلزله در تیرهای بتنی با استفاده از تبدیل هیلبرت
با فرمت قابل ویرایش word
تعداد صفحات: 115 صفحه
تکه های از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول: کلیات... 2
1-1 مقدمه. 3
1-2 کلیات تحقیق.. 3
1-3 خلاصه ای بر پایش سلامتی سازه 3
1-4 کلمات کلیدی به کار برده شده در این پروژه 4
1-4-1 آسیب... 4
1-4-2کنترل سلامت سازه 5
1-4-3 آسیب خطی و غیر خطی.. 5
1-4-4 شیوه های تشخیص آسیب (محلی و جامع) 5
1-5 بیان مسئله. 6
1- 6 ضرورت تحقیق.. 6
1-7 هدف و علت انتخاب تحقیق.. 7
1-7-1 ایجاد سیستم پایش سلامت سازه 7
1-7-2 ارائه مدلی جدید با جامعیت بیشتر از مدل های قبلی.. 7
1-8 سوال تحقیق.. 7
1-9 چهارچوب نظری تحقیق.. 7
1-10 فرضیه های تحقیق.. 8
1-11 روش تحقیق.. 8
1-12محدودیت های تحقیق.. 8
1-13 فصل بندی پایان نامه. 9
فصل دوم: پردازش سیگنال و پایش سلامت سازه. 10
2-1 مقدمه. 11
2-2 پردازش سیگنال.. 11
2-2-1 امواج در طبیعت... 11
2-3 سیستم های خطی و غیرخطی.. 14
2-4 علم پردازش سیگنال.. 17
2-5 نمونه برداری.. 18
2-6 سیستم های خطی نامتغیر با زمان.. 19
2-7 شناسایی سیستم سازه ای.. 19
2-8 پایش سلامت سازه 20
2-9 فرآیند سنجش سلامت سازه 21
2-9-1 ارزیابی های اجرایی.. 21
2-9-2 بدست آوردن اطلاعات... 22
2-10 ضرورت کنترل سلامت سازه 23
2-11 راهکارتشخیص الگو به روش آماری.. 23
2-11-1 ارزیابی عملیاتی.. 24
2-11-2 جمع آوری، نرمالیزاسیون و خالص سازی داده 24
2-11-3 متراکم سازی داده و استخراج ویژگی ها 24
فصل سوم: بررسی منابع و پیشینه تحقیق... 26
3-1 مقدمه. 27
3-2 تحقیقات صورت گرفته. 27
فصل چهارم: روش های رایج در پردازش سیگنال.. 31
4-1 مقدمه. 32
4-2 مقایسه روش های رایج در پردازش سیگنال.. 32
4-2-1 انواع آسیب... 33
4-2-2 انواع شیوه های تشخیص آسیب... 33
4-3 روش های تشخیص آسیب... 33
4-3-1 تغییر در پارامترهای مدال.. 34
4-3-2 تغییر در فرکانس های طبیعی.. 34
4-3-3 تغییر در اشکال مدی.. 34
4-3-4 روش های بروز رسانی مدل.. 35
4-3-5 روش های بر پایه شبکه های عصبی.. 35
4-3-6 روش های تشخیص الگو. 36
4-3-7 روش فیلتر کالمان.. 36
4-3-8 روش آماری.. 36
4-4 روش تحلیل سیگنال.. 37
4-4-1 تبدیل زمان کوتاه فوریه. 37
4-4-2 توزیع ویگنر- ویل.. 40
4-4-3 تبدیل هیلبرت – هوانگ... 42
4-4-4 تبدیل موجک... 45
4-4-5 خصوصیات ویولت... 52
فصل پنجم: تحلیل، بحث و نتایج.. 53
5-1 مقدمه. 54
5-2 تبدیل هیلبرت-هوآنگ... 54
5-3 تجزیه تجربی مودی.. 54
5-3-1 گام اول.. 55
5-3-2 گام دوم. 55
5-3-3 گام سوم. 55
5-3-4 گام چهارم. 60
5-3-5 گام پنجم.. 60
5-3-6 گام ششم.. 60
5-4 تحلیل طیفی هیلبرت... 66
5-5 نتایج مدلسازی.. 70
5-5-1 قاب یک دهانه-یک طبقه. 70
5-5-2- پاسخ شتاب مطلق قاب یک طبقه – یک دهانه: 72
5-5-3- توابع مودی ذاتی.. 74
5-5-4 مقایسه پارامترهای حاصل از تبدیل هیلبرت... 78
5-5-4-1 بررسی نمودارهای زمان- دامنه- فرکانس.... 78
5-5-4-2 فاز 81
5-5-4-3 طیف حاشیه ای هیلبرت... 82
5-5-4-4 فرکانس میانگین آنی.. 83
5-5-5 نرم شدگی نهایی.. 85
5-5-6 نرم شدگی حداکثر. 86
5-5-7 قاب دو دهانه-یک طبقه. 87
5-5-8- پاسخ شتاب مطلق قاب یک طبقه – دو دهانه: 88
5-5-9 توابع مودی ذاتی.. 89
5-5-10 مقایسه پارامترهای حاصل از تبدیل هیلبرت... 94
5-5-10-1 بررسی نمودارهای زمان-دامنه-فرکانس.... 94
5-5-10-2 فاز 97
5-5-10-3 طیف حاشیه ای هیلبرت... 98
5-5-10-4 فرکانس میانگین آنی.. 99
5-5-11 نرم شدگی نهایی.. 100
5-5-12 نرم شدگی حداکثر. 101
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات... 102
6-1 مقدمه. 103
6-2 جمع بندی و نتیجه گیری.. 103
6-3 پیشنهادات برای تحقیقات آتی.. 104
منابع و مراجع.. 105
فهرست شکل
عنوان صفحه
شکل 4-1. حرکت پنجره درطول زمان.. 37
شکل4-2. سیگنال وتبدیل زمان کوتاه فوریه (اسپکتروگرام) 39
شکل 4-3 سیگنال وتبدیل زمان کوتاه فوریه (اسپکتروگرام) 39
شکل 4-4 وجود ناپیوستگی دردویست وهشتمین داده (مثلادراثرایجادترک) 40
شکل4-5. صفحه نمایش زمان- فرکانس (توزیع ویگنر- ویل) 41
شکل 4-6. توزیع ویگنر- ویلMatlab (F = 45) 41
شکل 4-7 سیگنال وپوش فوقانی (آبی) براساسSifting Algorithm 42
شکل 4-8. زلزله راندوالی (کالیفرنیا) 44
شکل4-9 محاسبه چهارتابع مدی برای زلزله راندولی(کالیفرنیا ) (Matlab) 45
شکل4-10. معمولا مقدار برابر 5 انتخاب می شود. (Matlab) 46
شکل 4-11. تابع موجک کلاه مکزیکی (Matlab) 46
شکل 4-12. سیگنال وتبدیل فوریه آن 47
شکل 4-13. سیگنال و تبدیل فوریه آن.. 48
شکل4-14. سیگنال مورد بررسی.. 49
شکل 4-15. تبدیل STFT.. 49
شکل 4-16. پنجره های مورد استفاده 50
شکل 4-17: نمای 3 بعدی از پنجره های مذکور 51
شکل 4-18: تبدیل با استفاده از پنجره سوم 51
شکل 4-19. سیگنال تحلیل شده با استفاده از آخرین پنجره 51
شکل5-1. غربال گری در گام اول.. 56
شکل5-2. غربال گری در گام دوم. 56
شکل 5-3. غربال گری در گام سوم. 57
شکل 5-4. عدم برقراری شرط دوم مربوط به یک تابع مودی ذاتی در گام سوم 57
شکل 5-5. تکرار غربال گری برای برقراری شرط دوم مربوط به یک تابع مودی ذاتی درگام سوم. 58
شکل5-6. کاهش دامنه نوسان و میانگین پوش ها با ادامه غربال گری.. 58
شکل 5-7. به دست آمدن اولین تابع مودی ذاتی در گام سوم. 60
شکل 5-8. یک سیگنال حاوی مولفه های فرکانسی وقفه ای.. 61
شکل 5-9. توابع مودی ذاتی سیگنال حاوی مولفه های فرکانسی وقفه ای بدون در نظر گرفتن فرکانس وقفه ای.. 62
شکل 5-10. توابع مودی ذاتی سیگنال حاوی مولفه های فرکانسی وقفه ای با درنظر گرفتن فرکانس وقفه ای.. 63
شکل 5-11. تجزبه تجربی مودی یک سیگنال دو مولفه ای.. 63
شکل 5-12. تجزبه تجربی مودی یک نوسان آزاد میرا 64
شکل 5-13. مقطعی از یک موج مرتبه دوم استوکس و تابع مودی ذاتی متناظر با آن.. 64
شکل 5-14: طول شبانه روز به صورت انحراف مقادیر از 24 ساعت از سال 1962 تا سال 2002. 65
شکل 5-15. توابع مودی ذاتی مربوط به داده های مربوط به طول یک شبانه روز 65
شکل 5-16. توابع مودی ذاتی مربوط به مولفه قائم نگاشت زلزله ال سنترو (مولفه شمال- جنوب) 66
شکل 5-17 نمودار تابع 1/x.. 67
شکل 5-18. مقایسه طیف های حاصل از تبدیل موج و تبدیل هیلبرت هوانگ برای زلزله ال سنترو. 69
شکل 5-19 نمودار شتاب-زمان.. 70
شکل 5-20. قاب بتنی مدل شده در SAPبه صورت یک دهانه. 71
شکل 5-21. نمودار هیسترسیس مربوط به تشکیل مفصل تیر در قاب یک دهانه-یک طبقه. 71
شکل 5-22. پاسخ شتاب مطلق قاب بدون آسیب و آسیب دیده در قاب یک دهانه. 72
شکل 5-23. مراحل تجزیه سیگنال با استفاده از تبدیل هیلبرت... 73
شکل 5-24. توابع مودی ذاتی جهت قاب یک دهانه (بدون آسیب) 76
شکل 5-25. توابع مودی ذاتی جهت قاب یک دهانه (آسیب دیده) 78
شکل 5-27. نمودارهای3 بعدی قاب یک دهانه-یک طبقه در حالت آسیب دیده 80
شکل 5-28. نمودارهای سالم و آسیب دیده قاب یک دهانه. 81
شکل 5-29. حالت سالم بر اساس طیف حاشیه ای هیلبرت... 82
شکل 5-30. حالت آسیب دیده بر اساس طیف حاشیه ای هیلبرت... 83
شکل 5-31. فرکانس آنی-زمان برای هر دو حالت... 84
شکل 5-32 تابع توزیع احتمال در هر دو حالت سالم و آسیب دیده 85
شکل 5-33. نمودار شدت آسیب در سازه با توجه به نرم شدگی حداکثر. 86
شکل 5-34. قاب دو دهانه ی یک طبقه مورد مطالعه. 87
شکل 5-35. نمودارهیسترسیس مربوط به تشکیل مفصل تیر در قاب دو دهانه-یک طبقه. 88
شکل 5-36. پاسخ شتاب مطلق قاب بدون آسیب و آسیب دیده در قاب دو دهانه. 89
شکل 5-37. توابع مودی ذاتی جهت قاب دو دهانه (بدون آسیب) 92
شکل 5-38. توابع مودی ذاتی جهت قاب دو دهانه (آسیب دیده) 94
شکل 5-39. نمودارهای3 بعدی قاب دودهانه-یک طبقه در حالت سالم 95
شکل 5-40 نمودارهای3 بعدی قاب دودهانه-یک طبقه در حالت آسیب دیده 96
شکل 5-41 نمودار آسیب دیده و سالم.. 97
شکل 5-42. طیف حاشیه ای سالم.. 98
شکل 5-43. طیف حاشیه ای آسیب دیده 98
شکل 5-44. فرکانس آنی-زمان هر دو حالت... 99
شکل 5-45. نمودار تابع توزیع احتمال هر دو حالت سالم و آسیب دیده 100
شکل 5-46. نمودار شدت آسیب در سازه با توجه به نرم شدگی حداکثر. 101
و......
