شناسایی خسارت در سکوهای ثابت دریایی با استفاده از مفاهیم آنتروپی انرژی در تبدیل بسته موجک

رحامی, حسین; امینی تهرانی, حامد; اخوات, مصطفی; قدرتی امیری, غلامرضا

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

تعداد نشریات	4
تعداد شماره‌ها	75
تعداد مقالات	991
تعداد مشاهده مقاله	894,695
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	689,773

شناسایی خسارت در سکوهای ثابت دریایی با استفاده از مفاهیم آنتروپی انرژی در تبدیل بسته موجک

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

مقاله 3، دوره 48، شماره 3، پاییز 1395، صفحه 241-248 اصل مقاله (704 K)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2016.597

نویسندگان

حسین رحامی¹؛ حامد امینی تهرانی

²؛ مصطفی اخوات²؛ غلامرضا قدرتی امیری³

¹دانشیار، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

²کارشناس ارشد مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

³استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

پایش سلامت سازه برای اطمینان از عملکرد ایمن سازه در طول مدت زمان بهره برداری از آن امری ضروری است. سکوهای فراساحلی به طور گسترده ای برای استخراج نفت و گاز از دریا مورد استفاده قرار می گیرند. از آنجا که در این سکوها قسمت عمده سازه در زیر آب در معرض شرایط محیطی دریا قرار دارد، به شدت مستعد ایجاد خسارت هستند. یکی از روش های شناسایی عیوب سازه ای در سکو های دریایی، بهره گیری از ابزارهای پردازش سیگنال است. در این مقاله ابتدا مدلی از یک سکوی جکت معرفی می شود، سپس حالات مختلفی از خرابی توسط کاهش سختی طبقات به آن اعمال شده و پاسخ سازه تحت تحریک نویز سفید گاوسی ثبت می شود. در این مرحله پاسخ شتاب ثبت شده توسط تبدیل بسته موجک در ترازهای مختلف تجزیه شده و با بهره گیری از مفاهیم آنتروپی انرژی و انجام آنالیز حساسیت، مولفه های حساس به خسارت انتخاب می شوند. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که مولفه های حساس به خسارت انتخاب شده حتی در آسیب های با شدت کم از کارایی مطلوبی برخوردار بوده و میزان تغییرات این مولفه ها نیز به طور محسوسی به شدت خسارت های وارده به سکو وابسته است.

کلیدواژه ها

پایش سلامت سازه؛ پردازش سیگنال؛ تبدیل بسته موجک؛ آنتروپی انرژی؛ آنالیز حساسیت

موضوعات

سیستم های هوشمند

عنوان مقاله [English]

Damage Detection in Offshore Fixed Platforms Using Concepts of Energy Entropy in Wavelet Packet Transform

نویسندگان [English]

Hossein Rahami, hamed amini tehrani, mostafa akhavat, gholamreza ghodrati amiri

چکیده [English]

Structural health monitoring is of great importance in order to ensure safe and reliable performance of structures during the service life. Offshore platforms have been widely used in offshore oil and gas exploitation and are highly susceptible to damage since a major part of these structures is under water exposed to corrosive ocean environments. Utilizing signal processing tools is one of the effective methods in identifying the structural damages. In this paper, first a jacket platform model is introduced and various damage patterns are applied to the model through members’ stiffness reduction. Then, structural response is recorded under the Gaussian white noise excitation. At this stage, the recorded acceleration response is decomposed at different levels via wavelet packet transform and then by using the concepts of energy entropy and performing a sensitivity analysis, damage sensitive components are selected. The results show that the selected damage sensitive components have good efficiency even in low intensity damages and also the rate of change of these components is markedly related to the severity of the damage.

کلیدواژه ها [English]

structural health monitoring, signal processing, wavelet packet transform, energy entropy, sensitivity analysis

مراجع

[1] Yen, G. G. and Lin, K. C.; “Wavelet Packet Feature Extraction for Vibration Monitoring,” Industrial Electronics, IEEE Transactions, Vol. 47, No. 3, pp. 650-667, 2000.

[2] Ovanesova, A. and Suarez, L.; “Applications of Wavelet Transforms to Damage Detection in Frame Structures,” Engineering Structures, Vol. 26, No. 1, pp.39-49, 2004.

[3] Noh, H. Y. et al.; “Use of Wavelet-Based Damage-Sensitive Features for Structural Damage Diagnosis Using Strong Motion Data,” Journal of StructuralEngineering, Vol. 137, No. 10, pp. 1215-1228, 2011.

[4] Brincker, R. et al.; “Damage Detection in an Offshore Structure,” Proceedings-Spie The International Society for Optical Engineering, Spie InternationalSociety for Optical, 1995.

[5] Nichols, J.; “Structural Health Monitoring of Offshore Structures Using Ambient Excitation,” Applied Ocean Research, Vol. 25, No. 3, pp. 101-114, 2003.

[6] Zhang, Z. and Chen, S.; “Crack Detection Using a Frequency Response Function in Offshore Platforms,”Journal of Marine Science and Application, Vol. 6, No. 3,pp.1-5, 2007.

[7] Changhang Xu, G. C.; “Damage Detection of Offshore Platform Model Using Empirical Mode Decomposition and Wigner-Ville Distribution,”Proceedings of the 20th International Offshore and Polar Engineering Conference, Beijing, China, 2010.

[8] Elshafey, A. A.; Haddara, M. R. and Marzouk, H.;“Damage Detection in Offshore Structures Using Neural Networks,” Marine Structures, Vol. 23, No. 1,pp. 131-145, 2010.

[9] Yuan-Sheng, C. and Zhen, W.; “Detecting Damage to Offshore Platform Structures Using the Time-Domain Data,” Journal of Marine Science and Application, Vol. 1, p. 3, 2008.

[10] Mojtahedi, A. et al.; “Developing a Robust SHM Method for Offshore Jacket Platform Using Model Updating and Fuzzy Logic System,” Applied Ocean Research, Vol. 33, No. 4, pp. 398-411, 2011.

[11] Komachi, Y. et al.; “Retrofit of Ressalat Jacket Platform (Persian Gulf) Using Friction Damper Device,” Journal of Zhejiang University-Science A, Vol. 12, No. 9, pp. 680-691, 2011.

آمار

تعداد مشاهده مقاله: 834

تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 877