مانیتورینگ سلامت سازه
فصل اول
مقدمه‌ای بر مانیتورینگ سلامت سازه
1 مقدمه‌ای بر مانیتورینگ سلامت سازه
1-1 مقدمه
1-1-1 مفهوم مانیتورینگ سلامت سازه
با روی کار آمدن مواد هوشمند و مواد مرکب زمینه برای ظهور روشی نوین در تکنولوژی کشف آسیب فراهم شد. روش‌های سنتی کشف آسیب بسیار زمان‌بر و پر هزینه بوده و از نظر ایمنی نیز عملکرد پایینی داشتند. امروزه تکنولوژی مانیتورینگ سلامت با بهره‌گیری از روش‌های ارزیابی و تست‌های غیر‌مخرب و شبکه حسگری قوی بهترین سیستم کشف آسیب در سازه‌های، عمرانی، هوایی، دریایی، صنایع نفت و گاز و… می‌باشد. مانیتورینگ سلامت سازه‌ها، سیستم نظارت و مانیتورینگ خودکاری است که هدف آن کشف عیب‌های سازه‌ای در طول عمر یک سازه می‌باشد و این امر بوسیله استفاده از شبکه‌های حسگری سراسری انجام می‌شود [54,61]. در این بخش توضیحاتی در مورد انگیزه ایجاد مانیتورینگ، مقدمات استفاده از آن، انواع حسگر و تکنیک‌های مانیتورینگ سلامت ارائه شده و در فصل‌های آتی این توضیحات کامل‌تر می‌شوند.
تکنولوژی [1]SHM، مانیتورینگ خودکار و کنترل شرایط فیزیکی سازه می‌باشد که بوسیله آن در طی فرآیند تعمیر و نگه‌داری, هزینه و زمان از کار افتادگی هواپیما(زمین گیر شدن) بطور گسترده کاهش یافته و سبب کمینه سازی خطای انسانی می‌شود [4,14,48,60]. SHM روش نوینی برای صنعت تعمیر و نگه‌داری ابداع کرده است. مانیتورینگ سلامت، تعمیر و نگه‌داری بر اساس شرایط[2] که به شرایط حقیقی اجزای هواپیما وابسته است را توصیه کرده است که نسبت به روش سنتی رایج یعنی تعمیر و نگه‌داری بر اساس زمان[3] که به تعداد ساعات پروازی اجزای هواپیما[4] وابسته بوده مزیت‌های فراوان‌تری دارد(در بخش‌های آتی بطور مفصل شرح داده می‌شوند). [60]
از دیگر فواید این تکنولوژی، توانایی بهینه‌سازی طراحی سازه، بوسیله تعبیه سیستم SHM در مرحله طراحی و ساخت می‌باشد. تعبیه این سیستم در مرحله طراحی و ساخت سبب کاهش نیاز به طراحی بیشینه سازه‌های کامپوزیتی(بهینه‌سازی و لوپ زدن)، می‌شود [4,48,53,60]. اهداف اصلی طراحان و مهندسان سازه بویژه در صنایع هوایی افزایش ایمنی، عملکرد و کاهش وزن سازه و هزینه‌ها(هزینه‌های عملیاتی) می‌باشد که اجرای کامل و سراسری سیستم مانیتورینگ، کلیه این اهداف را ارضا می‌کند.
در این فصل ابتدا به بررسی مفاهیم پایه‌ای مانیتورینگ سلامت سازه پرداخته شده و پس از بررسی انواع آسیب‌های سازه‌ای, الگوریتم روش مانیتورینگ سلامت شناسایی می‌شود. در ادامه با ارائه ساختارهای سنتی صنعت تعمیر و نگه‌داری سازه‌ای به بررسی صرفه‌جویی در زمان و هزینه تعمیر و نگه‌داری پرداخته شده و تغییرات اساسی ایجاد شده بوسیله سیستم‌های SHM در صنعت تعمیر و نگه‌داری هوایی مورد بررسی قرار می‌گیرند. در نهایت مکانیزم عملکرد انواع تکنیک‌ها و حسگرهای بکار رفته در سیستم مانیتورینگ تشریح شده و ویژگی و یا معایب هرکدام نسبت به تکنیک‌ها یا حسگرهای دیگر شناسایی می‌شوند.
1-1-2 مقدمه‌ای بر مانیتورینگ سلامت سازه
هدف از مانیتورینگ سلامت سازه، عیب‌یابی در هر لحظه از طول عمر سازه می‌باشد. عیب‌های ناشی از استهلاک، عوامل محیطی، نحوه استفاده، و رویدادهای تصادفی و عمر سازه(عیب‌های ناشی از پیری سازه) و… توسط این سیستم شناسایی می‌شوند. همچنین این سیستم می‌تواند سیر رشد آسیب و عمر باقیمانده ناحیه آسیب دیده و کل سازه را پیش‌بینی کند. با این توضیحات واضح است که این روش یک روش جدید، بهبود یافته و کالیبره شده از روش ارزیابی غیر‌مخرب[5] می‌باشد. تلفیق حسگرها و استفاده از مواد هوشمند، توانایی بالای انتقال و پردازش داده و قدرت محاسباتی بالا, زمینه ایجاد یک ساختار نظارتی(مانیتورینگ) کامل را فراهم نموده است. نحوه عملکرد این سیستم بعد از تشخیص آسیب بطور شماتیک در شکل(1-1) ارائه شده است.
| اعمال فعالیت در صورت
قطع مانیتورینگ
|
| تعیین طول عمر باقیمانده
(جلوگیری از بارگذاری اضافه)
|
| تشخیص نوع تعمیر
(تعمیر خودکار)
|
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند