عنوان پایان‌نامه
عیب یابی لوله ی حامل جریان با پردازش سیگنال ارتعاشی بر مبنای مدل اجزای محدود و روش های نوین تکاملی (جستجوی شکاری)
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1950;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49214
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- رامین افتاده
- استاد راهنما
- محمد محجوب
- چکیده
- پوسته های استوانه ای کاربرد بسیاری در صنعت دارند. مخزن های گاز و نفت، پوسته های تحت فشار، دیگ های بخار و بدنه ی هواپیماها نمونه هایی از استفاده ی پوسته ها استوانه های می باشد. وجود نقص در لوله ها باعث نشتی و از کارافتادگی سیستم و در نتیجه موجب خسارات جانی و مالی زیادی می گردد. بنابراین عیب یابی لوله ها ضروری و بسیار مهم است. روش عیب یابی ارتعاشی بر مبنای خواص مودال سیستم در دو دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پایان نامه ارائه روشی مناسب برای عیب یابی ارتعاشی لوله های حاوی سیال و حامل جریان است. در این پایان نامه روشی بر مبنای تحلیل فرکانس های طبیعی و تابع پاسخ فرکانسی برای تشخیص ترک های خطی جهت دار در پوسته های استوانه ای ارائه شده است. در ابتدا، معادلات حرکت برای پوسته¬ی استوانه ای معیوب حامل جریان به دست آمده است و فرکانس های طبیعی آن در زوایای مختلف ترک به دست می آید. در ادامه مدل اجزای محدود پوسته ی استوانه ای معیوب بر مبنای مکانیک محیط های پیوسته برای سازه معیوب به دست آمده و فرکانس های طبیعی به دست آمده از این مدل با مدل تحلیلی ارائه شده مقایسه می شود. سپس مدل عیب یابی با استفاده از فرکانس های طبیعی سازه ی معیوب ارئه می شود. در ادامه روش دیگری با استفاده از تابع پاسخ فرکانسی سازه ایجاد می شود. مدل عیب یابی ارائه شده از یک روش جدید بهینه سازی با نام جست وجوی شکاری برای عیب یابی استفاده می کند. نتایج به دست آمده از این دو روش با نتایج تجربی مقایسه و صحه گذاری می شوند. از آن جایی که لوله های حامل جریان آب یا هوا در اکثر رژیم های حرکتی خود دارای جریان مغشوش هستند یک مدل تحلیلی برای مدل سازی لوله ی معیوب حامل جریان مغشوش ارائه شده و سپس با استفاده از ارتعاشات القایی جریان مغشوش، عیب یابی برای این مدل انجام می شود.
- Abstract
- Cylenderical shells are the most practical structures in industry. Vessels containing oil and gas, pressure vessels, boilers and airplane fuselages are the typical examples of application of cylenderical shells. Structural damages in thsese structures cause leakage and system faluire, therefore, is responsible for financial and life losses. Therefore, Damage detection in cylindrical shells is essential and vital for machinery maintenance. Vibration-based damage identification methods using modal parameters have been of great interest in the last two decades. The goal of this research is to propose an applicable method for vibrational damage identification of cylenderical shells conveying fluid. We propose a mothod based on the natural frequencies analysis and Frequency Response Functions (FRFs) to identify the directional crack-like damages in cylindrical shells. First, equations of motion for a damaged cylindrical shell conveying flow are developed. Then, a Finite Element Model of a cylenderical shell is developed based on continuum mechanics. Natural frequencies derived from this model are compared with analytical model. Then, a Structural Damage Identification Method (SDIM) is proposed based on change of natural frequencies. Another method is developed based on the FRF-data from the damaged shell. The proposed SDIM exploits a new evolutionary optimization algorithm called Hunting Search (HuS). Experiments are also conducted and the results derived from computational methods are compared with experiments. Since water or air which flow in cylenderical shells in many of their regimes have turbulence behavior, an analytical model is also developed to model the damaged shell behavior. The damage identification is accomplished based on turbulent boundary layer (TBL)-induced vibration of the cylindrical shell.
