همانطور که در فصل‌های۲و۳ بیان شد پارامترهای مانیتوره شده می‌توانند در سطح موضعی(ماده) یا سازه‌ای(سراسری) مشاهده شوند، تفاوت اصلی بین این دو سطح در استراتژی سیستم مانیتورینگ می‌باشد. مانیتورینگ مواد اطلاعات سودمندی وابسته به رفتار مواد فراهم کرده اما اطلاعات درباب رفتار سازه‌ای را کاهش می‌دهد. در حالی که مانیتورینگ سراسری کل سازه را پوشش داده و اطلاعات بهتری مربوط به رفتار سازه‌ای فراهم می‌کند. مانیتورینگ در سطح ماده برای سازه‌های کوچک با بارگذاری‌های ساده نظیر هواپیماهای سبک و پل‌های کوچک مناسب بوده, اما مانیتورینگ در سطح سازه‌ای برای سازه‌های با بارگذاری‌های پیچیده نظیر هواپیماهای غول پیکر و پل‌های چند منظوره و عظیم الجثه مناسب می‌باشد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
همانطور که از آزمایشات انجام شده در بخش‌های(۴-۲-۲و ۴-۲-۳) نتیجه‌گیری شد, اندازه‌گیری بوسیله حسگر گیج کوتاه قویا تحت تاثیر عیب‌های موضعی می‌باشد که می‌تواند اطلاعاتی درباب خواص موضعی ماده فراهم کند. پس گذشته از نوع ماده برای مانیتورینگ در سطح موضعی استفاده از حسگر گیج کوتاه مناسب‌تر است. همچنین در آن بخش بیان شد که از آنجایی که حسگر گیج بلند تحت تاثیر ناپیوستگی‌های در سطح سازه‌ای می‌باشد, اندازه‌گیری‌ها به جای اطلاعاتی در سطح موضعی ماده شامل اطلاعاتی درباب رفتار سراسری سازه هستند. بنابراین حسگرهای گیج بلند, گذشته از نوع ماده و بر مبنای استراتژی مانیتورینگ برای مانیتورینگ سراسری سازه مناسب می‌باشند و می‌توانند کلیه بخش‌های یک سازه را تحت پوشش قرار دهند.
در بخش(۴-۲-۴) با انجام آزمایش بر روی یک تیر فولادی(همگن) نتیجه‌گیری شد که هرچه طول حسگر کوتاهتر باشد, خطای اندازه‌گیری آن نیز کمتر است و بیان شد که گذشته از نوع استراتژی مانیتورینگ, برای مانتورینگ مواد همگن استفاده از حسگر گیج کوتاه بهتر است.
به همین ترتیب در بخش(۴-۲-۵) با انجام آزمایش کشش بر روی ماده ناهمگن(تیر بتن آرمه‌ای) نتیجه‌گیری شد که طول گیج حسگر و خطای اندازه‌گیری باهم رابطه عکس دارند, یعنی هرچه طول گیج حسگر بلندتر باشد, خطای اندازه گیری کمتر است و صرفنظر از نوع استراتژی مانیتورینگ, برای مانیتورینگ مواد ناهمگن استفاده از حسگر گیج بلند بهتر است.
همانطور که مشاهده می‌شود این نتایج تا حدودی باهم تناقض دارند ولی با جمع‌بندی نهایی توصیه می‌شود که برای مانیتورینگ در سطح موضعی چه برای ماده همگن و چه برای ماده ناهمگن باید از حسگرهای گیج بلند استفاده کرد و آنها خطای کمتری دارند. اما برای مانیتورینگ در سطح سازه‌ای برای مواد ناهمگن همانطور که در بخش(۴-۲-۵) عنوان شد باید از حسگرهای گیج بلند استفاده کرد و خطای کمتری دارند, ولی برای مانتورینگ مواد همگن با اینکه در بخش(۴-۲-۴) بیان شد که استفاده از حسگرهای گیج کوتاه خطای کمتری دارد ولی به دلیل اینکه حسگرهای گیج کوتاه امکان مانیتورینگ سراسری سازه را ندارند, توصیه می‌شود برای مانیتورینگ مواد همگن نیز از حسگرهای گیج بلند استفاده شود(خطای آنها قابل قبول است). مطالب بیان شده در این بخش به اختصار در شکل(۴-۱۴) ارائه شده است که این شکل معیار تعیین طول گیج حسگرهای فیبرنوری بر اساس نوع ماده و استراتژی مانیتورینگ نام دارد.
مانیتورینگ سلامت سازه
مانیتورینگ در سطح سازه‌ای(سراسری)
مانیتورینگ در سطح ماده(موضعی)
مواد همگن
فولاد
کامپوزیت(در راستای الیاف تقویت شده باشد)
مواد ناهمگن
بتن آرمه
کامپوزیت(در راستای الیاف تقویت شده نباشد)
حسگرهای گیج بلند
حسگرهای گیج بلند
بهتر است(توصیه می شود)
حسگرهای گیج کوتاه
شکل ۴‑۱۴: معیار تعیین طول گیج حسگرهای فیبرنوری
بر اساس نوع ماده سازنده و استراتژی مانیتورینگ.
ارزیابی و اعتبارسنجی معیار تعیین طول گیج
مانیتورینگ سلامت معمولا برای سازه‌های گران قیمت و پیچیده استفاده می‌شود و طبق توضیحات ارائه شده در فصل‌های۱و۲و۳ بهترین نوع مانیتورینگ برای این نوع سازه‌ها, مانیتورینگ سراسری می‌باشد. در مقالات چاپ شده و پروژه‌های اجرایی تاکنون بیشتر بر روی مانیتورینگ سراسری کار بیشتری صورت گرفته است. از آنجایی‌که در تعریف حسگرهای گیج بلند بیان شده است که برای استفاده در مانیتورینگ در سطح سراسری مناسب‌تر می‌باشند(که این موضوع با انجام آزمایش در بخش(۴-۲-۲) و (۴-۲-۳) به اثبات رسید), تاکنون برای مانیتورینگ سراسری از حسگرهای گیج بلند استفاده شده و در بیشتر مقالات به چگونگی انتخاب آنها اشارهای نشده است. همچنین تاکنون مقاله‌ای در مورد نحوه انتخاب تعیین طول گیج حسگرهای فیبرنوری مشاهده نشده است. در بخش اول از معیار تعیین طول گیج ارائه شده در این پروژه بیان شده است که برای مانیتورینگ در سطح سراسری مواد ناهمگن باید از حسگر گیج بلند استفاده شود که این امر با بهره گرفتن از انجام آزمایش بر روی تیر بتن آرمه‌ای به اثبات رسید. به منظور اعتبارسنجی آن, این نتیجه با نتیجه ارائه شده در مراجع[۱۸,۲۴,۳۰,۴۲] مقایسه می‌شود. در این مراجع با انجام آزمایش‌های تجربی برای سازه‌های بتنی و انجام مانیتورینگ در مراحل مختلف از عمر سازه(مراحل ساخت, مستحکم سازی, آزمایش و مرحله بهره‌برداری) بیان شده است که برای مانیتورینگ در سطح سراسری باید از حسگرهای گیج بلند استفاده شود که مشاهده می‌شود کاملا با نتایج تئوری آزمایش بخش(۴-۲-۵) تطابق دارد.
در بخش دوم از این معیار بیان شده است که برای مانیتورینگ سراسری مواد همگن بهتر است از حسگرهای گیج بلند استفاده شود, البته طبق نتایج آزمایش‌های ارائه شده(بخش(۴-۲-۴)) در این فصل بیان شد که برای مواد همگن استفاده از حسگر گیج کوتاه بهتر است, اما از آنجایی‌که حسگرهای گیج کوتاه توانایی پوشش دادن مانیتورینگ در سطح سراسری را ندارند, استفاده از حسگر گیج بلند توصیه شده است. در مقالات منتشر شده برای مانیتورینگ سراسری مواد همگن از حسگر گیج بلند استفاده شده, ولی دلیل و نحوه انتخاب آنها تشریح نشده است و صرفا به بیان این مورد که برای مانیتورینگ سراسری باید از حسگر گیج کوتاه استفاده کرد, بسنده کرده‌اند(مرجع [۳۰,۴۲,۵۶]). همانطور که مشاهده می‌شود نتایج کار حاضر با مقالات منتشر شده همخوانی داشته با این تفاوت که در کار حاضر چگونگی انتخاب حسگر گیج بلند برای مواد همگن بطور کامل به اثبات رسیده است.
در بخش نهایی این معیار برای مانیتورینگ در سطح موضعی بیان شده است که گذشته از نوع ماده باید از حسگرهای گیج کوتاه استفاده کرد. بدلیل اینکه مانیتورینگ موضعی هنوز صنعتی نشده و توجیه اقتصادی پایینی دارد, در زمینه مانیتورینگ موضعی تعداد مقالات بسیار کمی منتشر شده است, که در همان تعداد کم هم چگونگی انتخاب حسگر گیج کوتاه تشریح نشده ولی دلایل انتخاب حسگر گیج کوتاه در آنها کاملا مشابه دلایل بیان شده در بخش(۴-۲-۲و ۴-۲-۳) می‌باشند(مانند مراجع [۳۰,۴۲] ). یکی از اهداف محققین مانیتورینگ سلامت, توجیه صاحبان صنایع به استفاده از سیستم مانیتورینگ سلامت در کلیه سطوح و سازه‌ها در آینده نزدیک می‌باشد.
تفسیر اندازه‌گیری کرنش
مقدمه
بعد از انجام اندازه‌گیری ضروری است که تفسیر آن به درستی و با دقت انجام پذیرد. فرایند تفسیر اندازه‌گیری شامل دو مرحله زیر می‌باشد.
ابتدا باید تشخیص داد که اندازه‌گیری‌ها قابل اعتماد می‌باشند؟(برای مثال آیا از نظر صنعتی به درستی انجام شده‌اند و از خطاهای دستی و سوء رفتار حسگرها به دور می‌باشند؟).
مولفه‌های کرنش موجود در اندازه‌گیری(الاستیک، پلاستیک، خزش، افت حجمی، کرنش حرارتی و…) باید بعد از تایید قابلیت اطمینان ارزیابی شوند.
تفسیر اندازه‌گیری کرنش اغلب ساده نمی‌باشد. طراحان سیستم‌های مانیتورینگ برای اطمینان از قابلیت اطمینان اندازه‌گیری‌ها باید مهارت بالایی داشته باشند. شناسایی مولفه‌های کرنش به نوع بارگذاری و خصوصیات مواد سازنده بستگی دارد. اما سیر تکامل آنها به چندین اثر و خطا وابسته می‌باشد که همگی تحت تاثیر عوامل زیر هستند.
مدل‌های عددی تخمین کرنش.
منابع کرنش حقیقی، مقدار مولفه‌های کرنش.
قوانین ترکیب مواد و ثابت‌های وابسته(خواص فیزیکی- مکانیکی ماده نظیر الاستیسیته، خطی، همگنی، ایزوتروپی، رفتار ریولوژیکی, ظرفیت هدایتی و گرمایی).
خواص هندسی و حقیقی سازه.
موقعیت حقیقی حسگر در سازه.
خواص حسگر نظیر طول گیج، دقت.
در بخش(۴-۱) منابع تولید کرنش در مواد متفاوت بطور مفصل ارائه شد و در بخش(۴-۲) تاثیر طول گیج حسگر در اندازه‌گیری بیان شد، در ادامه منابع عمده خطا بررسی می‌شوند.
منابع خطا و کشف شرایط غیر معمول سازه‌ای
تخمین منابع اصلی خطا کمی پیچیده است و تفسیر آنها ضروری می‌باشد. در ادامه به تخمین خطای مدل عددی عمومی ارائه شده در بخش(۴-۱)(تیر با سطح مقطع ثابت) نسبت به محور المان(محور z شکل(۴-۴)) پرداخته می‌شود.
که ضریب معادل خزش و تابع خزش متناظر با زمان می‌باشند(برای جزئیات بیشتر به بخش(۴-۳-۳) مراجعه شود).
مدل عددی برای تخمین کرنش کل و مولفه‌های آن استفاده می‌شود. خطای تخمین کرنش کل در یک نقطه با مختصات با اختلاف بین کرنش حقیقی و کرنش تخمین زده شده برابر است(معادله(۴-۵۲)).
خطای مدل به خطاهای موجود در تعیین پارامترهای مدل وابسته می‌باشد. با توجه به معادله(۴-۵۱) خطای تخمین کرنش کل به موارد زیر بستگی دارد.
۱)تناسب قوانین ترکیب مواد بکار گرفته شده با صراحت بیشتر
روابط تنش کرنش در حوزه الاستیک.
روابط تنش کرنش در حوزه پلاستیک.
مدل‌های کرنش حرارتی.
مدل‌های کرنش ریولوژیکی.
وجود ناپیوستگی‌های همگنی(بخش(۴-۲-۳)).
