رديابي ترك در قاب‌ها با توجه به تغييرات فركانس طبيعي به كمك روش اجزا محدود و الگوريتم كلوني مورچگان پيوسته

Crack detection in frame Structures with regard to changes in natural frequencies by using finite element method and ACOR

قاب ها از سازه هاي پركاربرد در صنعت به شمار مي روند. آن ها براي تحمل انواع بار مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بسياري از خرابي هاي بزرگ در اين سازه ها از يك يا چند ترك كوچك آغار مي شود. با تشخيص به موقع ترك ها و تعويض يا تعمير اجزاي معيوب مي توان از خرابي هاي بزرگ جلوگيري كرد. يكي از اثرات ترك‌ها ايجاد تغيير در مشخصه‌هاي ديناميكي و ارتعاشي سيستم مي باشد. در اين مقاله تشخيص ترك هاي سطحي در سازه‌ قاب با توجه به تغيير در فركانس‌هاي طبيعي مورد بررسي قرار مي گيرد. روش اجزا محدود به عنوان روش محاسبه فركانس طبيعي سازه ترك‌دار مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با توجه به اختلاف فركانس هاي طبيعي در سازه سالم و سازه ترك دار، با انجام حل معكوس، محل و عمق ترك تعيين شده است. براي حل معكوس، الگوريتم بهينه يابي كلوني مورچگان به كار گرفته شده است. در اين مقاله، نشان داده شده است كه هر چند مشخصه جابجايي فركانس هاي طبيعي، ابزار موثري براي يافتن ترك در يك تير مجزا به شمار مي رود ولي اين ابزار به تنهايي براي يافتن ترك در يك قاب كافي نيست و بايد مشخصه هاي ديگري مانند تغيير در مودهاي ويژه سيستم نيز مورد توجه قرار بگيرد.

Frame structures have several applications in industries. They are used to carry all types of loadings. Usually catastrophic failure in these structures initiates from small cracks. Catastrophic failure can be prevented by detecting the cracks early and replacing or repairing the cracked members. The change in dynamics and vibration characteristics is one of the consequences of cracks in structures. In this work, detection of surface cracks in frame structures with regards to the change in natural frequencies of the system is studied. The finite element has been used to compute the natural frequencies of cracked structures. Then, according to the difference in natural frequencies of intact and cracked structures the locations and depths of cracks have been determined by the solution of an inverse problem. For the inverse problem the ant colony optimization algorithm has been employed. It is shown that, while the changes in natural frequencies are good means for crack detection in a separate beam, it is not sufficient for crack detection in a frame structure. It seems that, other characteristics of the system such as changes in natural modes must be considered.