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.
تشخیص آسیب، شناسایی تغییرات در خواص مادی یا هندسی یک سازه است که بر عملکرد آن تأثیر نامطلوب میگذارند. در پایش سلامت سازه (SHM)، تشخیص آسیب معمولاً نخستین سطح در سلسلهمراتب چهارسطحی (تشخیص، مکانیابی، کمّیسازی، پیشآگاهی) است. اصل بنیادی این است که آسیب — خواه ترک، خوردگی، لایهلایهشدگی، تسلیم یا از دست رفتن اتصال — سختی، جرم یا میرایی سازه را تغییر میدهد و این تغییرات بهصورت تغییر در پاسخ اندازهگیریشده ظاهر میشوند. روشهای تشخیص بسته به نوع آسیب مورد انتظار، دسترسی به سازه و سطح اعتماد مورد نیاز بسیار متنوعاند.
رویکردهای تشخیص آسیب معمولاً به روشهای موضعی و کلی طبقهبندی میشوند. روشهای موضعی ناحیه مشخصی از سازه را با اندازهگیریهای هدفمند برای آسیب بررسی میکنند — نظیر بازرسی چشمی، آزمون فراصوتی، گسیل صوتی یا اندازهگیری کرنش. این روشها بسیار حساساند اما نیازمند دسترسی به محل آسیب هستند و برای سازههای بزرگ کاربری هستند. روشهای کلی کل سازه را برای شواهد آسیب با استفاده از اندازهگیریهای شبکه حسگر توزیعشده بررسی میکنند — معمولاً مبتنی بر ارتعاش. این روشها میتوانند آسیب را بدون دانش قبلی از مکان آن تشخیص دهند، اما بهطور کلی به آسیبهای کوچک یا موضعی حساسیت کمتری دارند. تشخیص آسیب مبتنی بر ارتعاش بر این واقعیت تکیه دارد که آسیب سختی سازه را کاهش میدهد و این امر فرکانسهای طبیعی، شکلهای مودی و میرایی را تغییر میدهد. تغییر در این خواص مودی بهعنوان شاخص آسیب به کار میرود، هرچند رابطه میان آسیب و تغییر مودی اغلب پیچیده و متأثر از تغییرپذیری محیطی و بهرهبرداری است.
چالش محوری در تشخیص آسیب، تفکیک تغییرات ناشی از آسیب از آنهایی است که ناشی از تغییرپذیری محیطی و بهرهبرداری — دما، رطوبت، باد، ترافیک و بهرهبرداری — هستند. این منابع تغییرپذیری میتوانند تغییراتی در خواص مودی تولید کنند که با یا بزرگتر از آنهایی هستند که توسط آسیب مرحله اولیه ایجاد میشوند و به هشدارهای نادرست و تشخیصهای ازدسترفته منجر میشوند. روشهای مدرن تشخیص آسیب بهطور فزایندهای از رویکردهای آماری — نظیر تحلیل دادههای پرت، تشخیص نوآوری و طبقهبندهای یادگیری ماشین — برای رفع این چالش استفاده میکنند. روشها معمولاً بر دادههای پایه از سازه سالم آموزش میبینند و انحرافات از این خط پایه بهعنوان آسیب بالقوه علامتگذاری میشوند. روشهای پیشرفته شامل تکنیکهای موج هدایتشده، امپدانس الکترومکانیکی، حسگری فیبر نوری و تشخیص ترک مبتنی بر بینایی ماشین است. در مهندسی زلزله، تشخیص آسیب بهویژه برای ارزیابی پس از زلزله ارزشمند است؛ جایی که شناسایی سریع سازههای آسیبدیده، تخصیص کارآمد منابع بازرسی و تصمیمگیری بهموقع درباره بهرهبرداری، تعمیر و تخریب را ممکن میسازد. در ایران، تشخیص آسیب برای ارزیابی پس از زلزله عملی نوظهور است با علاقه فزاینده به استقرار سامانههای پایش روی پلها، ساختمانهای حیاتی و زیرساختهای شریان. یکپارچهسازی تشخیص آسیب با سامانههای هشدار سریع زلزله حوزه فعالی از پژوهش و توسعه است.