Αναγνώριση δυναμικών μοντέλων κατασκευών βάσει ταλαντωτικών μετρήσεων

Abstract

Η αναγνώριση των ταλαντωτικών χαρακτηριστικών μιας κατασκευής αφορά τον προσδιορισμό ποσοτήτων όπως οι ιδιοσυχνότητες, οι ιδιόμορφες και οι συντελεστές απόσβεσης. Η γνώση των ταλαντωτικών χαρακτηριστικών μιας κατασκευής είναι σημαντική για τον προσδιορισμό της δυναμικής συμπεριφοράς της, την αναθεώρηση και τη δημιουργία αξιόπιστων μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων όπως επίσης και τη διάγνωση βλαβών της κατασκευής. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, λαμβάνει χώρα η αναγνώριση μορφικών χαρακτηριστικών διάφορων δομικών καταστάσεων της μεταλλικής κατασκευής του Εργαστηρίου Δυναμικής Συστημάτων του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών Βιομηχανίας και η εφαρμογή των αποτελεσμάτων στην αναθεώρηση μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων και στη διάγνωση βλάβης. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν αλγόριθμοι που στηρίζονται σε μεθόδους μορφικής αναγνώρισης για την περίπτωση ελεύθερης ταλάντωσης, δημιουργήθηκε το μοντέλο των πεπερασμένων στοιχείων της κατασκευής και εφαρμόστηκαν μέθοδοι αναθεώρησης μοντέλων που αποσκοπούσαν στην εκλογή του βέλτιστου μοντέλου που προβλέπει με το ελάχιστο δυνατό σφάλμα τα μετρούμενα μορφικά χαρακτηριστικά. Οι διάφορες δομικές καταστάσεις της κατασκευής αφορούν καταστάσεις αναφοράς στις οποίες η κατασκευή δεν έχει υποστεί βλάβη και καταστάσεις στις οποίες η κατασκευή έχει υποστεί βλάβη. Η βλάβη προσομοιώνεται αφαιρώντας δομικά στοιχεία από την κατασκευή. Η μέθοδος διάγνωσης βλαβών αποσκοπεί στην πρόβλεψη της θέσης και του μεγέθους της βλάβης. Αυτή επιτυγχάνεται αναθεωρώντας μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων, με χρήση των μορφικών ιδιοτήτων που έχουν προσδιοριστεί για διάφορες δομικές καταστάσεις της κατασκευής (πριν και μετά τη βλάβη). Η εργασία αποτελείται από έξι ενότητες, που συνιστούν τρία γενικότερα τμήματα, το θεωρητικό, τις εφαρμογές και την αναθεώρηση μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων της κατασκευής. Στο πρώτο τμήμα, το θεωρητικό, που εκτείνεται στις τρεις πρώτες ενότητες αναπτύσσεται η θεωρία της μορφικής αναγνώρισης, ορίζεται η συνάρτηση σφάλματος και παρουσιάζονται οι μέθοδοι ελαχιστοποίησης της. Το δεύτερο τμήμα, που αφορά την τέταρτη ενότητα της εργασίας, αναφέρεται στον πειραματικό προσδιορισμό των μορφικών χαρακτηριστικών της κατασκευής και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μορφικής ανάλυσης για διάφορες δομικές καταστάσεις της κατασκευής. Τέλος στο τρίτο τμήμα, παρουσιάζονται τα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων, πραγματοποιείται αναθεώρηση τους και μελετάται η δυνατότητα διάγνωσης βλαβών της κατασκευής με βάση τα πειραματικά μορφικά χαρακτηριστικά. Στην έκτη ενότητα, συνοψίζονται συμπεράσματα και προτάσεις για επιπλέον μελέτη.