مروری بر پایش سلامت و تشخیص آسیب در سازه‌ها با استفاده از تبدیل موجک (با مطالعه موردی شناسایی آسیب در تیر طره)

سازه‌ها به دلایل مختلفی دچار آسیب‌های موضعی می‌شوند که اگر محل این آسیب‌ها ناشناخته باقی بماند، ممکن است در اثر سوانح طبیعی مانند زلزله و یا عوامل مصنوعی مانند گودبرداری‌های غیراصولی تشدید یافته و منجر به تخریب کلی گردد؛ بنابراین پایش سلامت در سازه‌ها و اعضای آنها به‌عنوان یکی از با اهمیت‌ترین موضوعات پژوهشی در گرایش‌های مهندسی عمران، مکانیک و هوافضا مطرح است. پردازش حوزه زمان یا فرکانس پاسخ‌های سازه یکی از روش‌های تشخیصی آسیب است. در این راستا، تبدیل موجک از روش‌های پردازشی در هر دو حوزه زمان و فرکانس است که تاکنون بر پایه آن تحقیقات متعددی در زمینه پایش سلامت سازه‌ها منتشر شده است. در این مقاله مروری جامع بر تحقیقات منتشر شده صورت گرفته است و با مثالی، با درنظر گرفتن شکل‌های مود ارتعاشی تیر طره‌ای معیوب (به‌عنوان سیگنال‌های ورودی تبدیل موجک) به تشخیص و تعیین موقعیت آسیب پرداخته شده است. نمودار ضرایب جزئیات حاصل از تحلیل موجک سیگنال ورودی، مقادیر حداکثری و حداقلی را در موقعیت‌های آسیب نشان می‌دهد و به‌این‌ترتیب توانمندی و کارآمدی استفاده از تبدیل موجک در آشکارسازی آسیب نشان داده شده است. علاوه‌ بر این، حساسیت روش تشخیصی مبتنی‌بر تبدیل موجک به شدت خسارت رخ داده در موقعیت‌های آسیب نشان داده شد که با افزایش شدت آسیب در یک موقعیت، جهش نسبی بزرگ‌تری در نمودار سیگنال خروجی تمامی مودها مشاهده می‌گردد.

a review of structural health monitoring and damage detection using wavelet transform: the case study of damage detection in cantilever beams

structures suffer local damages due to various reasons. if these damages are not identified, they could be aggravated by natural disasters such as earthquakes or artificial factors such as unprincipled excavations, leading to total destruction of the structure. as a result, health monitoring in structures and their elements is regarded as one of the most significant research topics in civil, mechanical, and aerospace engineering. a damage detection method is to process the time or frequency domain of structural responses. in this context, wavelet transform is one of the processing methods for both time and frequency domains, and many studies have utilized it to investigate structural health monitoring. in this paper, a comprehensive review was conducted on the published studies. besides, damage detection was performed by considering the vibration mode shapes of a defective cantilever, which were used as wavelet-transform input signals. the diagram of the detail coefficients resulting from the wavelet analysis of the input signal presented the maximum and minimum values in the defective positions. these findings support the efficiency of using wavelet transform in damage detection. further, the sensitivity of damage detection based on wavelet transform to the severity of damages showed that with the rise in damage severity in a location, a larger relative jump occurs in the output signal of all modes.