تعیین موقعیت و بررسی گسترش آسیب در تیرهای بتن آرمه با استفاده از پردازش سیگنال و یادگیری ماشین

گسترش ترک های فزاینده در اجزای اصلی یک سازه یکی از اساسی ترین مشکلاتی است که با گذشت زمان می تواند موجب خسارات جبران ناپذیری در سازه ها شود. در پژوهش حاضر به منظور بررسی روند گسترش ترک های فزاینده و تعیین موقعیت آن ها در تیر بتن آرمه، یک روش آماری مبتنی بر پردازش سیگنال و یادگیری ماشین پیشنهاد گردید. تیر مورد نظر با شرایط تکیه گاهی مختلف در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS مدل سازی شده و ترک های فزاینده با استفاده روش اجزا محدود گسترش یافته (XFEM) در دو موقعیت مفروض از طول تیر تعریف شد. در ادامه تیر مذکور تحت اثر بارگذاری افزایش یابنده قرار گرفته و پاسخ آن از نوع تغییرمکان در زمان های مختلف از بازه زمانی بارگذاری استخراج گردید. پاسخ های بدست آمده با استفاده از تبدیل موجک پیوسته (CWT) پردازش شده و ضرایب موجک در هر یک از گره های متناظر با نقاط سنجش پاسخ تیر اخذ شد. توزیع ضرایب موجک بدست آمده دارای مفاهیم موثر و ارزشمندی برای بررسی رشد ترک و نحوه گسترش آن دارد. سپس به منظور بررسی تغییرات ضرایب موجک در طول گسترش ترک از تجزیه مولفه های اصلی به عنوان یک روش یادگیری ماشین استفاده گردید. بررسی ها حاکی از آن است که چند مولفه اول، تناظر بالایی با موقعیت آسیب دارند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که الگوریتم پیشنهاد شده روند رشد ترک های فراینده را به خوبی تشخیص داده و موقعیت آسیب را با دقت بالایی تعیین می نماید.

کلیدواژه ها:

تشخیص و تعیین محل آسیب ، ترک های فزاینده ، روش اجزا محدود گسترش یافته ، تبدیل موجک ، تجزیه مولفه های اصلی