Skip to main content
SUPERVISOR
Payam Asadi,Ali Loghmani
پیام اسدی (استاد راهنما) علی لقمانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sepehr Batebi
سپهر باطبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

.Experimental modal analysis of cracked tanks containing fluid
Experimental model analysis of cracked tanks containing fluid Sepehr Batebi sepehr.batebi@cv.iut.ac.ir September, 2020 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Persian Supervisor: Dr. Payam asadi. Email address: asadi @cc.iut.ac.ir All structures are generally exposed to damage during their longevity. Concerning this fact, diagnosing the damage and providing a suitable repair solution seems to be indispensable. Liquid storage tanks are regarded as sensitive structures to damage. Such structures might be damaged due to stroke, corrosion, and fatigue, which engenders financial and human losses. However, repairing small damage in storages is not costly. One of the most common damages in tanks is creating and expanding cracks in the tank wall. Modal analysis is one of the proposed methods determining the damages in tanks, which can detect the geometric position and depth of cracks through the use of vibration data. In this study, the perfect and cracked tanks containing fluid is evaluated by modal analysis for the first time. For this purpose, the experimental study conducts on a 80×80×1cm glass wall tank. One of the most critical issues in tanks' construction is the creation of retaining support at the bottom of storage. The solid concrete foundation is so that 10 cm from the glass's height be in the concrete base. Firstly, the perfect tank is tested as a reference specimen. Afterward, two cracked tanks with different crack locations are investigated. The ratio of crack length to tank length is considered 0.6, and the ratio of maximum crack depth to glass thickness is 0.6. The cracks' height from the tank base for the first and second cracked rank are 31 and 47 cm, respectively. Each tank is studied in 6 different water levels (one of the levels is zero) to investigate the effect of water level on the modal results. The tank is filled by water up to heights of 0, 24.5, 41, 57, and 76 cm. Therefore, natural frequencies and mode shapes are extracted for each tank at different water levels by modal experiments. The results reveal that cracks in the tank reduce natural stiffness and frequency. The lower the crack height relative to the tank floor leads to a more significant decrease in natural frequencies. Furthermore, natural frequencies decrease with increasing water depth in the tank. From the results of this study, cracking at a height higher than the bottom of the tank in the cracked tank caused a further reduction of the first and second natural frequencies compared to cracked tanks with a crack height at the lower part. Also, cracks at lower altitudes in cracked reservoirs reduced the natural frequencies of the third, fourth and fifth compared to cracked reservoirs with crack heights at higher altitudes. Keywords: structures' modal experiment, cracked tank, glass tank, natural frequency, mode shape.
همه سازه­ها در اثر گذر زمان دچار آسیب می­شوند. بنابراین تشخیص خرابی در سازه، و ارائه­ی راه حل مناسب جهت تعمیر آن امری مهم و ضروری است. مخازن نگهداری مایعات از جمله سازه­های حساس به آسیب هستند. این مخازن ممکن است تحت اثر ضربه، خوردگی و خستگی دچار آسیب شوند. آسیب در این مخازن، خسارت­های مالی و جانی زیادی در پی دارد. این در حالی است که تعمیر آسیب­های کوچک در مخازن، هزینه­ها­ی کم­تری دارد. یکی از رایج­ترین آسیب­ها در مخازن، ایجاد و گسترش ترک در جداره­ی مخزن است. یکی از روش­های پیشنهادی جهت تشخیص آسیب در سازه­ها، آنالیز مودال است. این روش می‌تواند امکان تشخیص موقعیت هندسی و عمق ترک با استفاده از داده­های ارتعاشی را فراهم ‌نماید. در تحقیق حاضر، برای اولین بار مخازن سالم و ترک­دار حاوی سیال با استفاده از آزمایش مودال مورد بررسی قرار گرفتند. به این منظور از مخازن با جداره­ی شیشه­ای استفاده شد؛ به گونه­ای که ابعاد این مخازن 1×80×80 سانتی‌متر است. یکی از مسائل مهم در ساخت مخزن، ایجاد تکیه گاه گیردار در پایین جداره­های مخزن بود. به این منظور پایه­ی صلب بتنی ساخته شده است؛ به گونه­ای که 10 سانتی متر از ارتفاع شیشه در پایه­ی بتنی قرار گیرد. در ابتدا یک مخزن سالم به عنوان نمونه­ی مرجع مورد آزمایش قرار گرفت. سپس دو مخزن ترک دار با ترک­های متفاوت مورد آزمایش قرار گرفتند. در تحقیق حاضر، نسبت طول ترک به طول مخزن برابر با 6/0، و نسبت عمق حداکثر ترک به ضخامت شیشه برابر با 6/0 در نظر گرفته شده است. در مخزن ترک دار اول، ترک در فاصله­ی 31 سانتی متری، و در مخزن ترک دار دوم ترک در ارتفاع 47 سانتی متری از کف مخزن ایجاد شده است. به منظور بررسی اثر تراز آب درون مخزن، هر مخزن در 5 سطح مختلف آب مورد بررسی قرار گرفته است. در حالت اول مخزن خالی و بدون آب بود. در حالت­های بعدی مخزن تا ارتفاع 5/24، 41، 57 و 76 سانتی متری با استفاده از آب پر گردید. پس از آماده سازی نمونه­ها، با استفاده از آزمایش مودال فرکانس­های طبیعی و شکل­های مودی برای هر مخزن در ترازهای متفاوت آب استخراج شده است. نتایج نشان داد که وجود ترک در جداره­ی مخزن سبب کاهش سختی و فرکانس طبیعی می­شود. همچنین با افزایش عمق آب درون مخزن، فرکانس­های طبیعی کاهش می­یابند. در این تحقیق، برای اولین بار اثر موقعیت ترک بر روی مخازن شیشه­ای ترک­دار و بدون ترک انجام شد. از نتایج این تحقیق، ترک در ارتفاع بیشتر از کف مخزن در مخزن ترک­دار باعث کاهش بیشتر فرکانس­های طبیعی اول و دوم نسبت به مخازن ترک­دار با ارتفاع ترک در قسمت پایین­تر شد. همچنین ترک در ارتفاع کمتر در مخازن ترک­دار باعث کاهش فرکانس­های طبیعی سوم، چهارم و پنجم نسبت به مخازن ترک­دار با ارتفاع ترک در قسمت بالاتر شد. کلمات کلیدی: آزمایش مودال سازه­ها، مخزن ترک دار، مخزن شیشه­ای، فرکانس طبیعی، شکل مودی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی