Hasarlı kirişlerin Hilbert-Huang Transform (HHT) yöntemiyle belirlenmesi
Detecting the damaged beams using Hilbert-Huang Transform
Yazar: HÜRMET KÜÇÜKGÖNCÜ
Danışman: DOÇ. DR. KAMİL AYDIN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yapısal sağlık tarama (SHM) yöntemleri, büyük ve önemli yapılarda hem performans hem güvenlik hem de maliyet açısından önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle son yıllarda başta inşaat olmak üzere, makine, biyomedikal, havacılık ve uzay, bilgisayar mühendisliği gibi pek çok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu amaçla geçmişten günümüze birçok sinyal dönüşüm tekniği kullanılmıştır. Bu dönüşüm tekniklerinden biri de Hilbert-Huang Transform (HHT) yöntemidir. HHT metodu, diğer yöntemlerin aksine gerçek yaşamda sıkça karşılaştığımız hem lineer hem de durağan olmayan özellikteki zaman serilerine uygulanması açısından oldukça önemlidir.
HHT metoduyla elde edilen veriler, önce yapısal mod fonksiyonlarına (IMF) ayrıştırılır daha sonra ise Hilbert spektrumu ile anlık frekans ve genlikleri çıkarılır. Burada amaç, mod şekli ve doğal frekans gibi küçük ve yerel hasarlara duyarlı olmayan parametreler yerine, yerel ve küçük hasarlara karşı duyarlı olan HHT bileşenleri IMF, anlık frekans ve genlik bilgileri arasındaki değişimlerden yola çıkarak hasarlı yapısal elemanların tespit edilebilmesidir. Bu değişimleri belirleyebilmek içinse bir indeks vektörden faydalanılmıştır.
Çalışmada, teorik olarak boyutları 0.01-0.10 m arasında değişen ve üç farklı elastisite modülü dikkate alınarak modellenen hasarsız ve 0.005h ila 0.40h arasında değişen çatlak derinliğine sahip kiriş elemanlarının titreşim cevapları nümerik olarak alınmış bir MATLAB programı yardımıyla HHT bileşenleri elde edilmiştir. Yöntemle, çeşitli boyutlardaki sağlam ve farklı çatlak oranlarına sahip hasarlı kirişleri karşılaştırmak suretiyle hasarlı kirişlerde mevcut olan hasarın varlığı, yeri ve derecesi belirlenmiştir.

Abstract:
Structural health monitoring (SHM) plays an important role for large and important infractures in terms of both safety, performance and cost. Especially, in recent years it has been widely used in many fields such as civil, mechanical, biomedical, aerospace and computer engineering. For this purpose, many signal processing techniques are used from past to present. One of these techniques is Hilbert-Huang Transform (HHT). While most procedures can be applied only to lineer elastic systems, the HHT method can be applied to both nonlineer and nonstationary time series, which we frequently encounter in real life problems. 
In the HHT methodology, the data are firstly decomposed into intrinsic mode functions (IMF) and are then extracted its instantaneous frequency and amplitudes by using Hilbert Transform. The damages in structural components can be inferred thanks to detecting the changes in the elements of HHT; intrinsic mode function, instantaneous frequency and instantaneous amplitude. Those parameters are shown to be sensitive to local and small structural damage. For this purpose, an index vector is utilized.
In this study, dynamic model of beams whose sizes ranging from 0.01 to 0.10 m with three different moduli of elasticity are used for both intact and damaged beams. The damage is created in the form of a crack. Its height is varied from 0.005h-0.40h. A MATLAB code has been developed to determine the vibration responses of intact and damaged beams and then HHT method is applied to them to obtain IMFs and time-frequency properties of response signals. By using this method, the various sizes of intact and damaged beams having different crack ratios and damage locations are compared so as to reveal the presence of damage, its location and its severity.