شناسایی مودال سد بتنی قوسی با استفاده از روش ترکیبی تجزیه دامنه فرکانس و تبدیل موجک

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

شناسایی سیستم یکی از مهم­ترین و مؤثرترین روش­ها برای بررسی رفتار سازه در دوره بهره­برداری و نیز تشخیص مشکلات احتمالی پیش آمده در سازه می­باشد. روش­های متعددی در زمینه شناسایی مودال سیستم­های سازه­ای مورد استفاده قرار می­گیرند که هر کدام مزایا و معایبی را در استخراج پارامترهای مودال (فرکانس­های طبیعی و ضرایب میرایی) دارا هستند. در این مقاله از ترکیب روش­های تجزیه حوزه فرکانس (FDD) و تبدیل موجک (WT) به منظور استفاده از مزایای هر کدام و رفع کاستی­های تک تک آن­ها در جهت برآورد مشخصات دینامیکی استفاده شده است. برای استخراج فرکانس­های طبیعی از روش تجزیه حوزه فرکانس استفاده شده است که از دقت بسیار بالایی در برآورد فرکانس­ها برخوردار است. در این روش، با تجزیه ماتریس چگالی طیف توان خروجی، مقادیر تکین محاسبه شده و فرکانس­های طبیعی به دست می­آیند. روش تجزیه دامنه فرکانس هرچند دقت خیلی مناسبی در براورد مقادیر فرکانس­های طبیعی دارد، اما در محاسبه میرایی از دقت مناسب برخوردار نیست. در این مقاله، به منظور رفع این نارسایی از تبدیل موجک در محاسبه ضرایب میرایی استفاده شده است. با استفاده از تبدیل موجک و تجزیه سیگنال­های ثبت شده به سیگنال­های تک فرکانسی شامل فرکانس­های طبیعی، ضرایب میرایی با دقت بالایی محاسبه شده است. به عنوان مطالعه موردی سد کارون 3 که یکی از بزرگ­ترین سدهای دو قوسی کشور می­باشد به علت اهمیت آن و دارا بودن اطلاعات شتابنگاری مناسب روی بدنه آن، انتخاب شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Modal Identification of an Arch Dam Using Combined Frequency Domain Decomposition and Wavelet Transform Method

نویسندگان [English]

  • Arman Roshanravan 1
  • Reza Tarinejad 2
  • Majid Damadipour 2
  • Hamed Mahjoob 2
1 Faculty of Civil Engineering, Urmia University
2 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
چکیده [English]

Operational modal analysis is used to extract the modal parameters of the system based on the responses of the system. Due to the complexity of dam-foundation-reservoir system, accurate measurement of the input excitation to the dam body in not possible. Therefore, in the operational modal analysis methods, the dynamic properties of the system are identified only based on the responses of the system [1]. In classical system identification methods, the structure vibrates due to an external force which may cause it to be out of operation during tests. In addition, the forced vibration tests put the structure in danger of possible damage [2]. Utilizing of ambient vibrations to obtain modal parameters of the system is one of the most important advantages of the operational modal analysis in comparison with classical methods. Low amplitude and low signal to noise ratio of ambient vibration can cause inaccuracy and uncertainty in the identified modal characteristics therefore several signal processing methods should be used to increase the accuracy of the results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • System identification
  • Frequency domain
  • wavelet transform
  • Karun 3 dam
  • Damping ratio
  • Natural frequency

مراجع

[1]      Ewins, D. J., "Modal Testing: Theory, Practice and Application", Reseach Studies Press Ltd., UK, 2000.
[2]      Kohler, M., Davis, P., Safak, E., "Earthquake and Ambient Vibration Monitoring of the Steel-frame UCLA Factor Building", Earthquake Spectra, 2005, 715-736.
[3]      Tarinejad, R., Damadipour, M., "Modal Identification of Structures by a Novel Approach Based on FDD-wavelet Method", Journal of Sound and Vibration, 2014, 333 (3), 1024-1045.
[4]      Tarinejad, R., Damadipour, M., "Extended FDD-WT Method Based on Correcting the Errors due to Non-synchronous Sensing of Sensors", Mechanical Systems and Signal Processing, 2016, 72-73, 547-566.
[5]      Brincker, R., Zhang, L., Andersen, P., "Modal Identification from Ambient Responses using Frequency Domain Decomposition", The 18th International Modal Analysis Conference, US, 2000.
[6]      Cherry, S., Brady, A. G., "Determination of Structural Dynamic Properties by Statistical Analysis of Random Vibrations” The 3rd World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand, 1965, Vol. II, pp 50-67.
[7]      Kawasumi, H., Shima, E., "Some Applications of a Correlator to Engineering Problems", The 3rd World Conference on Earthquake, 1965.
[8]      Hart, G. C., Dijulio, R. M., Lew, M., "Torsional Response of High-Rise Buildings", ASCE Transacions, 1975, 397-416.
[9]      McLamore, V., Hart G., "Ambient Vibration of Two Suspension Bridges", Journal of the Structural Division, 1971, 2567-2582.
[10]    Nasserzare, J., Lei, Y., "Computation of Natural Frequencies and Mode Shapes of Arch Dams as an Inverse Problem", Advances in Engineering Software, 2000, 827-836.
[11]    Li, Q. S., Li, Z. N., "Experimental and Numerical Seismic Investigations of the Three Gorges Dam", Engineering Structures, 2005, 27 (4), 501-513.
[12]    Su. H. Z., Wu, Z. R., "Identification Model for Dam Behavior Based on Wavelet Network", Computer Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2007, 22 (6), 438-448.
[13]    Bendat, A., Pirsol, A., "Engineering Application of Eorrelation and Spectral Analysis", John Wiley & Sons, New York, US,  1993.
[14]    Brincker, R., Zhang, L., Andersen, P., "Modal Identification of Output Only Systems Using Frequency Domain Decomposition", Journal of Smart Materials and Structures, 2001, 10, 441-445.
[15]    Zhang, L., Brincker, R., Andersen, P., "An Overview of Operational Modal Analysis: Major Development and Issues", The 1st International Operational Modal Analysis Conference, Copenhagen, Denmark,  2005.
[16]    Gade, S., "FrequencyDomain Techniques for Operational Modal Analysis", The JSAE Annual Congress, Japan, 2002.
[17]    Polikar, R., "Theory and Applications of Wavelets", Taught for IEEE Philadelphia Section, 2002.
[18]    Polikar, R., "The Engineer's Ultimate Guide to Wavelet Analysis: The Wavelet Tutorial", The Issue of Science Magazine, 2003.
 
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 46.3، شماره 84 - شماره پیاپی 84
پاییز 95
آذر 1395
صفحه 17-29

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار