مطالعه روش‌های انتخاب نقاط مرجع در آنالیز مودال محیطی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

2 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

چکیده

آزمایش مودال روشی مناسب برای تخمین مشخصات دینامیکی سازه می‌باشد. با این‌حال در سازه‌های بزرگ به ‌علت عدم امکان تحریک و یا اندازه‌گیری نیروها، انجام آزمایش مودال دشوار یا غیر‌ممکن می‌باشد. آزمایش مودال محیطی یکی از روش‌هایی است که می‌تواند این مشکل را بر‌طرف کند. در این نوع آزمایش، سازه توسط بارهای طبیعی تحریک می‌شود. با این حال، این نوع آزمایش نیز با مشکلاتی مواجه است. یکی از مشکلات مهم آزمایش مودال محیطی عدم امکان اندازه‌گیری همزمان در تمام نقاط است که ناشی از محدودیت در تعداد شتاب‌سنج‌ها و کانال‌های اندازه‌گیری است، بنابراین سازه باید در چندین مرحله مورد آزمایش قرار گیرد. برای ارتباط بین مراحل اندازه‌گیری، باید نقاطی به‌ عنوان مرجع انتخاب شوند. عدم انتخاب صحیح نقاط مرجع موجب بروز خطا در نتایج خواهد شد، از این رو، انتخاب صحیح این نقاط، حائز اهمیت فراوان است؛ در این مقاله ضمن بررسی روش‌های انتخاب نقاط مرجع، مزایا و معایب این روش‌ها به تفصیل بیان می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


[١] سرپرست، هدی، آشوری، محمد رضا، و خطیبی، محمد مهدی. هنر اندازه‌گیری و مدل‌سازی در آزمایش مودال و مشکلات آن (بخش اول). مجله علمی صوت و ارتعاش. ۱ (۱): ۵۹-۶۸، ۱۳۹۱
[2] Fu, Zhi-Fang and He, Jimin. Modal analysis. Elsevier, 2001.
[3] Ewins, D. J. Modal Testing: Theory, Practice, and Application. Wiley, 2000.
[4] Hanson, D. Operational modal analysis and model updating with a cyclostationary input. Ph.D. thesis, University of New South Wales, 2006.
[5] Cauberghe, Bart. Applied frequency-domain system identification in the field of experimental and operational modal analysis. Praca doktorska, VUB, Brussel, 2004.
[6] Peeters, Bart. System identification and damage detection in civil engineering. Ph.D. thesis, Katholieke Universiteit Leuven, 2000.
[7] Kammer, Daniel C. Sensor placement for on-orbit modal identification and correlation of large space structures. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 14(2):251– 259, 1991.
[8] Li, D.S., Li, H.N., and Fritzen, C.P. The connection between effective independence and modal kinetic energy methods for sensor placement. Journal of Sound and Vibration, 305(4):945 – 955, 2007.
[9] Castro-Triguero, Rafael, Rodríguez-León, M Teresa, Macías, Enrique García, Sevilla, Rafael Gallego, Sánchez, José Sánchez, and Vàzquez, Enrique. Optimal sensor placement methodology for operational modal system identification of a hyperbolic paraboloidal fabric. in 7th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2014), 2014.
[10] Heo, G., Wang, M.L., and Satpathi, D. Optimal transducer placement for health monitoring of long span bridge. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 16(7):495 – 502, 1997.
[11] Bakir, Pelin. Evaluation of optimal sensor placement techniques for parameter identification in buildings. Mathematical & Computational Applications, 16, 08 2011.
[12] Yi, Ting-Hua, Li, Hong-Nan, and Gu, Ming. Optimal sensor placement for structural health monitoring based on multiple optimization strategies. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 20(7):881–900, 2011.
[13] Debnath, N., Dutta, A., and Deb, S.K. Placement of sensors in operational modal analysis for truss bridges. Mechanical Systems and Signal Processing, 31:196 – 216, 2012.
[14] Khatibi, M.M., Ashory, M.R., Sarparast, Hoda, and Malekjafarian, Abdollah. Selection of reference points based on optimum deflections in operational modal testing. 01 2011.
[15] Reynders, Edwin and Roeck, Guido De. Reference-based combined deterministic–stochastic subspace identification for experimental and operational modal analysis. Mechanical Systems and Signal Processing, 22(3):617 – 637, 2008.
[16] Fan, Jiangling, Zhang, Zhiyi, and Hua, Hongxing. Data processing in subspace identification and modal parameter identification of an arch bridge. Mechanical Systems and Signal Processing, 21(4):1674 – 1689, 2007.
[۱۷] سرپرست، هدی، آشوری، محمدرضا، و خطیبی، محمدمهدی. روشی جدید برای انتخاب نقاط مرجع در آزمایش مودال محیطی سازه ها. مهندسی مکانیک مدرس، ۱۴ (۳)، ۱۳۹۳.
[۱۸] خطیبی، محمدمهدی و آشوری، محمدرضا. انتخاب نقاط مرجع به کمک روش موقعیت مستقل موثر در آزمایش مودال محیطی سازه ها. مهندسی مکانی مدرس، ۱۴ (۴)، ۱۳۹۳
 
[19] Rao, A. Rama Mohan, Lakshmi, K., and Krishnakumar, S. A generalized optimal sensor placement technique for structural health monitoring and system identification. Procedia Engineering, 86:529 – 538, 2014. Structural Integrity.
 
[20] Chang, Minwoo and Pakzad, Shamim N. Optimal sensor placement for modal identification of bridge systems considering number of sensing nodes. Journal of Bridge Engineering, 19(6):04014019, 2014.
 
[21] He, Can, Xing, Jianchun, Li, Juelong, Yang, Qiliang, Wang, Ronghao, and Zhang, Xun. A new optimal sensor placement strategy based on modified modal assurance criterion and improved adaptive genetic algorithm for structural health monitoring. Mathematical Problems in Engineering, 2015, 03 2015.