مهندسی عمران مدرس، جلد ۲۱، شماره ۱، صفحات ۳۱-۴۶
عنوان فارسی کاربرد پاسخ وسیله نقلیه متحرک و روش تجزیه مود متغیر برای شناسایی آسیب در پل به روش پایش سلامت غیر مستقیم
چکیده فارسی مقاله با توجه به اهمیت پل‌ها به عنوان یکی از مهمترین زیرساخت‌ها، نگهداری و نظارت بر سلامتی آنها از اولویت بالایی برخوردار است. اندرکنش بین وسایل نقلیه در حال حرکت و پل‌ها از جمله زمینه‌های مطالعاتی است که توسط محققان زیادی در مهندسی پل مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. می‌توان از پاسخ یک وسیله نقلیه عبوری از یک پل، به منظور پیش بینی غیرمستقیم خواص مکانیکی آن پل استفاده کرد. با استفاده از پاسخ وسیله نقلیه می‌توان به تشخیص خسارات و یا تخریب‌های احتمالی در سازه پرداخت. با نصب شتاب سنجهای با دقت بالا بر روی وسیله نقلیه در حال حرکت و ضبط سیگنالهای مربوطه می‌توان تغییر ناگهانی خواص مکانیکی مربوط به وجود آسیب در پل را ضبط کرد. در مطالعه حاضر، یک برنامه اجزای محدود به منظور تجزیه و تحلیل پاسخ وسیله نقلیه در حال حرکت تهیه شده است. در این برنامه، پل به عنوان تیر اویلر - برنولی مدل سازی شده است و یک مدل کامل شامل سفتی و میرایی سیستم تعلیق وسیله نقلیه در حال حرکت ساخته شده است. این مدل سازی با کمک تحلیل مودال نیز انجام شده و پاسخ‌ها در دو روش با هم مقایسه شده اند تا حساسیت پاسخ وسیله نقلیه در حال حرکت به تعداد المانها سنجیده شود. پس از تأیید عملکرد مناسب برنامه، آسیب در تیر پل با استفاده از مفاهیم مکانیک شکست درنظر گرفته شده است. با داشتن یک چهارچوب تحلیلی دقیق، روش تجزیه مود متغیر (VMD) که روشی جدید برای تجزیه سیگنال می باشد بر روی سیگنال شتاب ضبط شده از محور عقب خودرو به کار برده شده است تا هرگونه بی نظمی احتمالی در خواص سیگنال بررسی شود. سناریو های آسیب مختلف،بررسی اثر وسیله نقلیه و وجود ناهمواری در این پژوهش در گرفته شده است و تجزیه و تحلیل کامل در هر مورد انجام شده است تا از نتایج حاصل از VMD اطمینان حاصل شود. بررسی نتایج به روشنی نشان می‌دهد که  استفاده از VMD  به نتایج قابل اعتمادی در تشخیص آسیب در پل‌ها منجر می­شود.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله روش غیر مستقیم پایش سلامت،اندرکنش دینامیکی وسیله نقلیه و پل،تجزیه مود متغیر (VMD)،روش اجزای محدود،آنالیز مودال،وسیله نقلیه متحرک
عنوان انگلیسی Application of moving vehicle response and variational mode decomposition (VMD) for indirect damage detection in bridges
چکیده انگلیسی مقاله Regarding the importance of bridges as one of the most critical infrastructures, their maintenance, and health monitoring is of high priority. Interaction between the moving vehicles and bridges is amongst the fields of study that have been investigated in depth by numerous researchers in the field of bridge engineering. Among different proposed methods of structural health monitoring of bridges, the indirect methods that do not need the healthy structure response are of high interest because of their ease and low maintenance costs. The response of a moving mass passing through a bridge can be analyzed for the indirect prediction of the beamchr('39')s mechanical properties. This can lead to the detection of possible damages or degradations in the structure. By mounting high precision accelerometers on the moving vehicle and recording the corresponding signals, it is possible to capture the sudden change of mechanical properties pertaining to the existence of damage in the bridge. In the current study, an FE code is developed in order to analyze the moving vehicle response. In this code, the bridge is modeled as an Euler-Bernoulli beam, and a complete model comprising stiffness and damping of the suspension system of moving vehicle is built. In order to verify the results of the code, comparisons are made with the outcomes of modal analysis. The sensitivity of the FE results with respect to the number of elements is examined. These comparisons clearly show that both methods reach the same values for a sufficiently high number of elements for the moving vehicle response. Following verification of the code, a brief review of the concepts underlying the variational mode decomposition (VMD) method is given for a self-contained representation. The VMD can be used to decompose a signal into a number of signals with limited bandwidth. Although it has found many applications in different signal processing cases (e.g. in the field of electronics, mechanical vibrations of machines, or even in the analysis of economic and financial time series), extending its application to the field of structural health monitoring is entirely a recent and ongoing topic of research. After the introduction of the VMD, damage in the beams is implemented by using fracture mechanics concepts. Different damage scenarios are applied in order to check the reliability and robustness of using VMD as a damage detection method. These include different damage locations (single, dual) and damage severity represented in terms of crack depth. By having a reliable means for the analysis, the novel variational mode decomposition (VMD) is applied to analyze the signals recorded from the vehiclechr('39')s back axel in search of any possible irregularity in the signal properties. By monitoring results attained for several damage cases, the following conclusions can be given: • The variational mode decomposition (VMD) can highlight the presence of irregularities in mechanical properties that can be reached directly from decomposed signals. • The location of these signal irregularities coincides with the presumed location(s) of the crack(s). • The severity of the signal irregularity and corresponding instantaneous energy is proportional to the degree of damage imposed on the beam.  • The moving vehiclechr('39')s natural frequency plays an essential role in the bridgeschr('39') structural health monitoring. The signal processing results exhibit amplified abrupt changes for the vehicles with the natural frequencies close to the beamchr('39')s fundamental frequencies.   Regarding the above conclusions, analyzing moving mass response with the VMD can be a reliable damage detection technique. 
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Indirect health monitoring method,Vehicle-bridge dynamic interaction,Variational mode decomposition,Finite element method,Modal analysis,Moving vehicle
نویسندگان مقاله شهروز خلخالی شاندیز | Shahrooz Khalkhali Shandiz
Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University
دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس

حامد خضرزاده | Hamed Khezrzadeh
Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University
دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

نشانی اینترنتی http://mcej.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-12317-2&slc_lang=fa&sid=16
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی اصیل (کامل)
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات