شناسايي خسارت سازه ها با استفاده از جداسازي كور منبع و تحليل چندفراكتالي نوسانات روند زدايي شده

Damage detection of structures using blind source separation and multifractal detrend fluctuation analysis

امروزه روش هاي پايش سلامتي كه بتوانند خسارت را در مراحل اوليه شناسايي كنند اهميت زيادي پيدا كرده اند. براي اين كار لازم است كه روشهاي مذكور بتوانند خسارت هاي جزيي را شناسايي كنند. با اين حال بسياري از روشهايي كه تاكنون براي شناسايي خسارت سازه ها معرفي شده اند در شناسايي خسارت هاي كوچك دچار ضعف هستند. يكي از راهكارهاي نيل به اين هدف استفاده از رويكرد فراكتالي است. در اين مقاله يك روش شناسايي خسارت بر مبناي تلفيق تحليل چندفراكتالي نوسانات روند زدايي شده و جداسازي كور منبع ارائه شده است. در بخش اول، سه روش جداسازي كور منبع با يكديگر مقايسه شده و كارامدترين آنها براي تجزيه سيگنالهاي سازه اي انتخاب شده است. اين روشهاي عبارتند از روش شناسايي كور مودال، روش تركيبي و روش با استفاده از برنامه نويسي تنك. از سه مدل سازه اي براي سنجش كارايي اين روشها استفاده شده است كه بازه مدل هاي عددي با درجات آزادي محدود تا سازه واقعي را شامل مي شود. در بخش دوم، يك شاخص خسارت بر مبناي عرض طيف چند فراكتالي ارائه شده است. نتايج نشان مي دهد كه روش مذكور مي تواند با دقت بالايي الگوهاي مختلف خسارت را تشخيص داده و خسارت هاي جزيي را شناسايي كند.

Today, structural health monitoring techniques that can detect damage in early stages have become very important. For these reason, such techniques must be able to detect slight damages. However, a large number of algorithms that have proposed so far for damage detection are unable to identify early-stage damages. One of the approaches that can be employed is multifractal method. In this paper, a damage detection technique is proposed based on multifractal detrend fluctuation analysis and blind source separation. In the first stage, the accuracy of three methods of blind source separation is compared and the most efficient method in decomposing structural vibration signals is selected. These methods include blind modal identification, combined method, and sparse coding. Three structural models are employed to investigate efficiency of the procedures which consists of a range of numerical MDOF model with limited degree of freedom to real structures. In the second stage, a damage index is proposed based on the width of multifractal spectrum. Results show that the aforementioned method is able to identify various damage patterns and can detect slight damages.