پایش سلامت سازه

شتاب‌سنج، حسگری است که شتاب — نرخ تغییر سرعت — را معمولاً با تشخیص جابه‌جایی یک جرم مرجع نسبت به قاب آن اندازه‌گیری می‌کند. این حسگر پرکاربردترین حسگر در مهندسی زلزله، پایش سلامت سازه و تحلیل ارتعاش است.

ارتعاش محیطی به لرزش کم‌دامنه و پهن‌باندی اشاره دارد که یک سازه به‌طور پیوسته از منابع محیطی — باد، ترافیک، ریزلرزه‌ها و فعالیت انسانی — تجربه می‌کند. این منبع تحریک در تحلیل مودی عملیاتی (OMA) برای شناسایی خواص مودی سازه بدون ورودی کنترل‌شده به کار می‌رود.

تشخیص آسیب، فرایند شناسایی حضور، مکان و شدت آسیب در یک سازه با استفاده از اندازه‌گیری پاسخ یا خواص آن است. این فرایند هدف اصلی پایش سلامت سازه است و در دامنه وسیعی از سامانه‌های عمرانی، مکانیکی و هوافضایی به کار می‌رود.

شاخص آسیب، کمیتی اسکالر یا برداری است که میزان آسیب در یک سازه یا عضو سازه‌ای را کمّی می‌کند، معمولاً با مقایسه پاسخ اندازه‌گیری‌شده یا محاسبه‌شده با یک وضعیت مرجع (سالم). این شاخص معیاری واحد برای ارزیابی شدت و پشتیبانی از تصمیم‌گیری فراهم می‌آورد.

تبدیل فوریه سریع (FFT)، الگوریتمی کارآمد برای محاسبه تبدیل فوریه گسسته (DFT) است که یک سیگنال را از دامنه زمان به دامنه فرکانس تبدیل می‌کند. این ابزار محاسباتی بنیادی برای تحلیل دامنه فرکانس در دینامیک سازه، SHM و پردازش سیگنال است.

به‌روزرسانی مدل، فرایند واسنجی یک مدل عددی — معمولاً مدل اجزای محدود — برای تطبیق با داده‌های اندازه‌گیری‌شده از یک سازه واقعی است، معمولاً با تنظیم پارامترهای مدل نظیر سختی، جرم یا شرایط مرزی. این فرایند برای پیش‌بینی دقیق پاسخ سازه و SHM قابل‌اعتماد ضروری است.

تحلیل مودی عملیاتی (OMA)، که تحلیل مودی تنها-خروجی نیز نامیده می‌شود، شناسایی خواص مودی یک سازه (فرکانس‌های طبیعی، شکل‌های مودی، نسبت‌های میرایی) با استفاده از تنها اندازه‌گیری‌های پاسخ و بدون اندازه‌گیری تحریک ورودی است. این تکنیک اصلی شناسایی مودی برای سازه‌های تمام‌مقیاس تحت شرایط محیطی یا عملیاتی است.

شبکه حسگر، سامانه‌ای از چندین حسگر توزیع‌شده در سراسر یک سازه یا ساختگاه است که به زیرساخت جمع‌آوری داده و ارتباطات متصل‌اند و به‌صورت جمعی رفتار سازه، شرایط محیطی یا فعالیت لرزه‌ای را پایش می‌کنند. این شبکه بنیان فیزیکی هر سامانه پایش سلامت سازه است.

پایش سلامت سازه (SHM)، فرایند پیاده‌سازی راهبرد تشخیص و مشخصه‌یابی خسارت برای سازه‌های مهندسی با استفاده از اندازه‌گیری‌های پیوسته یا دوره‌ای است. این حوزه، حس‌گری، جمع‌آوری داده، پردازش سیگنال و تصمیم‌گیری را برای ارزیابی وضعیت سازه در طول عمر آن ترکیب می‌کند.

شناسایی سیستم، فرایند ساخت مدل‌های ریاضی از سامانه‌های دینامیکی از داده‌های ورودی-خروجی اندازه‌گیری‌شده است. در مهندسی سازه، برای شناسایی خواص مودی، به‌روزرسانی مدل‌های اجزای محدود و مشخصه‌یابی رفتار سازه برای پایش و کنترل به کار می‌رود.