هشدار(آلارم)

 

 

 

 

 

اعمال فعالیت در صورت قطع مانیتورینگ

 

 

 

 

 

تعیین طول عمر باقیمانده (جلوگیری از بارگذاری اضافه)

 

 

 

 

 

تشخیص نوع تعمیر (تعمیر خودکار)

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
شکل ‏1‑1: تشكیلات سیستم مانیتورینگ سلامت سازه. [69]
در شكل(1-1) ساختار سیستم SHM به تصویر کشیده شد(بخش(1-2-3)). این سیستم مربوط به تابع مانیتورینگ سراسری سازه[6] می‌باشد. انواع پدیده‌های فیزیکی در بحث مانیتورینگ باید مطالعه شوند در ذیل ارائه شده‌اند.
الف) نوع پدیده فیزیكی مربوط به آسیب كه توسط حسگرها مانیتوره شده است.
ب) نوع پدیده فیزیكی كه بوسیله حسگرها برای تولید، دریافت، ارسال و ذخیره‌سازی سیگنال(معمولا الكتریكی) در زیر سیستم‌ها استفاده می‌شود. چند نوع حسگر مشابه كه داده‌ها را همزمان برای یك سیستم ارسال می‌كنند، یك شبكه حسگری[7] را تشکیل داده كه در نهایت داده‌های آنها با دیگر حسگرها ادغام شده و حسگرهای دیگر نیز با استفاده از سیستم مانیتورینگ وظیفه نظارت بر شرایط محیطی را انجام می‌دهند. سیگنال‌های تحویل داده شده بوسیله زیر سیستم یكپارچه مانیتورینگ ثبت شده و توسط كنترلر استفاده می‌شوند. در نهایت کلیه این عوامل منجر به ایجاد یك سیستم تشخیص عیب کامل سازه‌ای می‌شوند. [6,14,15]

 

1-2       آشنایی با انواع آسیب‌

 

هدف اصلی این پروژه ارائه روش‌هایی نوین برای کشف آسیب‌های سازه‌ای می‌باشد. در ابتدا مفاهیم پایه‌ای آسیب ارائه می‌شود.

 

1-2-1     مفاهیم پایه‌ای آسیب

 

نزدیک به سه دهه است که تلاش‌های فراوانی برای کشف آسیب صورت گرفته است. در ده سال گذشته با ورود سیستم‌های مانیتورینگ سلامت سازه‌ای رشد چشمگیری در تکنولوژی کشف آسیب صورت گرفته است. تاکنون تعریف‌های گوناگونی از آسیب ارائه شده است. در این جا سعی بر این است که ساده‌ترین و جامع‌ترین تعریف آسیب ارائه شود. آسیب تغییر در خواص هندسی یا خواص ماده شامل تغییر در شرایط مرزی، اتصالات و… می‌باشد که تاثیر نامطلوبی بر عملکرد سازه می‌گذارد. به بیان دیگر آسیب، تغییر در عملکرد مطلوب سازه می‌باشد. مفهوم آسیب زمانی که با شرایط حالت سالم(بدون آسیب) مقایسه شود، معنا پیدا می‌کند. بدلیل اینکه این پروژه بر روی آسیب‌های مکانیکی و سازه‌ای تمرکز دارد، آسیب به تغییر در خواص هندسی و خواص ماده محدود می‌شود.[15]
شروع همه آسیب‌ها از سطح ماده است. البته ذکر این نکته ضروری است که آسیب لزوما به معنای از دست رفتن عملکرد کل سیستم نمی‌باشد اما اگر آسیب در مراحل اولیه کشف نشود، عملکرد کل سیستم کوتاه شده و در نهایت سیستم بین می‌رود(شکست کل سازه). امروزه تلاش پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌های کشف آسیب این است که آسیب را در همان مراحل اولیه شناسایی کنند. در ادامه انواع آسیب و دلایل بروز آنها شرح داده می‌شود.

 

1-2-2     عوامل وقوع آسیب در صنایع هوافضا و عمران

 

 

 

1. خوردگی[8]: بیشتر در سازه‌های فلزی و بتنی رخ می‌دهد.

 

1. ارتعاشات: در سازه بال هواپیما و پل‌ها.

 

1. ضربه: این آسیب در سازه‌های کامپوزیتی چشمگیر است.

 

1. فرود دشوار[9]: در سازه‌های هوایی رایج است.

 

1. بارگذاری بیش از حد[10]: بیشتر در سازه‌های هوایی، عمرانی و دریایی رایج است.

 

1. تصادف[11].

 

1. سقوط[12].

 

1. تورق[13]: در سازه‌های کامپوزیتی رواج دارد.

 

1-2-3     طبقه‌بندی آسیب‌های سازه‌ای

 

 

 

1. کلاس1: آسیب‌هایی ناچیز[14]: آسیب سطحی و ناچیز بوده تا حدی که می‌توان از آن صرفنظر کرد. آسیب‌هایی مانند فرورفتگی[15] روی سطح خارجی سازه هواپیما از این دست می‌باشند. این نوع آسیب‌ها اگر در هواپیما رخ دهند، هواپیما می‌تواند به پرواز خود ادامه دهد(اصطلاحا نیاز نیست هواپیما گراند شود).

 

1. کلاس2: آسیب‌های قابل تعمیر[16]: این نوع آسیب‌ها در انواع سازه‌ رایج بوده و در صورتی‌که به سرعت کشف شوند، مشکل ساز نبوده ولی اگر به آنها بی توجهی شود، پییشرفت کرده و سبب از کار افتادن آن ناحیه(قطعه) می‌شوند. آسیب‌هایی از قبیل سوراخ[17] و ترک[18] از این قبیل می‌باشند. در صورت بروز این آسیبها در صنایع هوایی از پرواز هواپیما جلوگیری شده(اصطلاحا هواپیما گراند می‌شود) و بعد از رفع آسیب و تایید واحد کنترل کیفیت[19] هواپیما صلاحیت پرواز را پیدا می‌کند.

 

1. کلاس3: تعویض: قطعه آسیب دیده از رده خارج است[20] و قابل تعمیر نبوده و باید تعویض شود.

 

انواع آسیب سازه‌ای:

 

 

• خوردگی.

 

• ترک.

 

• تورق.

 

• حفره.

 

• سوراخ.

 

 

• ناپیوستگی اتصالات[21].

 

• انحراف از موقعیت.

 

• شل شدگی یا تزلزل اتصالات.

 

• خروج از مرکزیت.

 

• تغییر خواص ماده.

 

سیستم مانیتورینگ سلامت سازه توانایی کشف آسیب در مراحل اولیه و جلوگیری از رشد آسیب(جلوگیری از بارگذاری اضافی در ناحیه آسیب دیده)، ترمیم خودکار آسیب(با استفاده از مواد و حسگرهای هوشمند)، جلوگیری از تجمع آسیب و نمایان کردن عمر باقیمانده ناحیه یا قطعه آسیب دیده را دارد(شکل(1-1)).[14]

 

1-2-4     الگوریتم‌ کشف آسیب توسط سیستم مانتیتورینگ سلامت

 

 

 

1. تشخیص آسیب.

 

1. ثبت زمان وقوع آسیب.

 

1. تعیین محل آسیب.

 

1. تعیین شدت آسیب(بررسی کیفیت آسیب).

 

1. اعمال اجرایی(نظیر نوع اخطار).

 

1. تعیین طول عمر باقیمانده قطعه آسیب دیده و کل سازه.

 

1. تشخیص نوع تعمیر

 

شناسایی و تشخیص آسیب بوسیله تجمیع چهار مرحله زیر انجام می‌شود.