Chẩn Đoán Hư Hỏng Dầm Bằng Phân Tích Wavelet Trong Kỹ Thuật Xây Dựng

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: Tầm quan trọng của việc giám sát sức khỏe kết cấu công trình

1.1. Tầm quan trong của việc chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu dầm

1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu

1.2.2. Nội dung nghiên cứu

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu

1.4. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

1.5. Cấu trúc luận văn

1.6. Tình hình nghiên cứu nước ngoài

1.7. Phân tích hư hỏng kết cấu dựa trên dạng dao động

1.8. Phân tích hư hỏng kết cấu dựa trên phân tích Wavelet cho dạng dao động

1.9. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

1.10. Từ phân tích Fourier đến phân tích Wavelet

1.11. Phân tích Wavelet

1.11.1. Hệ số tỷ lệ (Scale)

1.11.2. Wavelet liên tục - Continuous Wavelet transform – CWT ([7] và [31])

1.11.3. Năm bước biến đổi Wavelet liên tục ([7])

1.11.4. Wavelet rời rạc – Discrete Wavelet transform – DWT ([7] và [31])

1.11.5. Bộ lọc các xấp xỉ và chi tiết

1.11.6. Phân tích đa mức – cây phân tách Wavelet

1.11.7. Wavelet dừng – Stationary Wavelet transform – SWT ([7] và [31])

1.11.8. Hàm phân tích Wavelet

1.12. Phương pháp xác định vị trí “nhiễu” và “hư hỏng” trong biểu đồ Wavelet

1.13. Khử nhiễu Wavelet

1.14. Khử nhiễu biên

1.15. Các bước chẩn đoán hư hỏng dầm bằng phân tích Wavelet

1.16. Phương pháp đánh giá kết quả chẩn đoán

1.17. Phương pháp kết hợp 4 dạng dao động của phân tích Wavelet

1.18. Lưu đồ thuật toán chẩn đoán hư hỏng dầm

1.19. Ưu và khuyết điểm phân tích Wavelet

1.19.1. Ưu điểm phân tích Wavelet

1.19.2. Khuyết điểm phân tích Wavelet

1.20. Phần mềm phân tích

2. CÁC BÀI TOÁN ỨNG DỤNG

2.1. Bài toán 1: Chẩn đoán hư hỏng trên dầm đơn giản

2.1.1. Thông số mô hình dầm đơn giản

2.1.2. Mô phỏng dầm đơn giản

2.1.3. Dạng dao động dầm đơn giản

2.1.4. Đánh giá kết quả phân tích dao động dầm đơn giản

2.1.5. Độ giảm tần số của 3 trường hợp phân tích

2.1.6. So sánh dạng dao động dầm bình thường và dầm hư hỏng

2.1.7. Trừ dạng dao động dầm hư hỏng và dầm bình thường

2.1.8. Chẩn đoán hư hỏng 1 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu)

2.1.9. Chẩn đoán hư hỏng 2 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu)

2.1.10. Chẩn đoán hư hỏng 3 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu)

2.1.11. Chẩn đoán hư hỏng 1 vị trí (Xử lý nhiễu biên)

2.1.12. Chẩn đoán hư hỏng 2 vị trí (Xử lý nhiễu biên)

2.1.13. Chẩn đoán hư hỏng 3 vị trí (Xử lý nhiễu biên)

2.1.14. So sánh kết quả chẩn đoán dạng dao động 01 với bài báo của Hồ và cộng sự (2018) [8]

2.1.15. Đánh giá kết quả chẩn đoán bài toán 1

2.2. Bài toán 2: Chẩn đoán hư hỏng trên dầm công xôn

2.2.1. Thông số mô hình dầm công xôn

2.2.2. Mô phỏng dầm công xôn

2.2.3. Dạng dao động dầm công xôn

2.2.4. Đánh giá kết quả phân tích dao động dầm công xôn

2.2.5. Độ giảm tần số của 3 trường hợp phân tích

2.2.6. Dạng dao động dầm bình thường và dầm hư hỏng

2.2.7. Trừ dạng dao động dầm hư hỏng và dầm bình thường

2.2.8. Chẩn đoán hư hỏng 1 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu + xử lý nhiễu biên)

2.2.9. So sánh kết quả chẩn đoán trường hợp hư hỏng 1 vị trí của mô phỏng với bài báo Serra và Lopez (2018) [9]

2.2.10. Chẩn đoán hư hỏng 2 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu + xử lý nhiễu biên)

2.2.11. Chẩn đoán hư hỏng 3 vị trí (“trước” và “sau” khử nhiễu + xử lý nhiễu biên)

2.2.12. Chẩn đoán kết hợp 4 dạng dao động của phân tích Wavelet

2.2.13. Đánh giá kết quả chẩn đoán bài toán 2

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tầm quan trọng của việc giám sát sức khỏe kết cấu công trình

Trong thời đại hiện đại hóa, việc đầu tư xây dựng quy mô lớn với công nghệ tiên tiến ngày càng trở nên phổ biến. Việc bảo trì và phát hiện hư hỏng trong kết cấu công trình là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Hệ thống giám sát sức khỏe kết cấu (SHM) đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều công trình lớn như cầu Nhật Tân và Landmark 81. Các công trình này không chỉ đòi hỏi vốn đầu tư lớn mà còn cần phải được giám sát chặt chẽ để phát hiện kịp thời các vấn đề về hư hỏng. Đặc biệt, dầm là cấu kiện chịu lực quan trọng trong các công trình, do đó việc chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu dầm là cần thiết để đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các phương pháp hiện đại như phân tích wavelet giúp cải thiện độ chính xác trong việc phát hiện và đánh giá tình trạng hư hỏng của dầm.

1.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một phương pháp chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu dầm bằng cách sử dụng phân tích wavelet cho dạng dao động. Nội dung nghiên cứu bao gồm việc mô phỏng và phân tích dao động tự do cho dầm với các điều kiện biên khác nhau như dầm đơn giản và dầm công xôn. Nghiên cứu cũng sẽ đánh giá độ tin cậy của kết quả phân tích so với các kết quả đã công bố. Qua đó, phương pháp này sẽ giúp xác định vị trí và số lượng hư hỏng trong kết cấu dầm một cách chính xác hơn. Việc áp dụng công nghệ phân tích hiện đại không chỉ giúp nâng cao hiệu quả chẩn đoán mà còn góp phần vào việc bảo trì và bảo dưỡng công trình một cách hiệu quả.

II. Phân tích wavelet và ứng dụng trong chẩn đoán hư hỏng

Phân tích wavelet là một công cụ mạnh mẽ trong việc xử lý tín hiệu và hình ảnh, cho phép phân tích các tín hiệu ở nhiều tần số khác nhau. Trong nghiên cứu này, phân tích wavelet được áp dụng để phân tích dạng dao động của dầm, nhằm phát hiện và đánh giá hư hỏng. Các hàm wavelet được lựa chọn phù hợp với đặc điểm của tín hiệu dao động từ mô hình dầm. Phân tích wavelet giúp tách biệt các thành phần tần số khác nhau, từ đó xác định được các chỉ số hư hỏng một cách chính xác. Phương pháp này cũng cho phép khử nhiễu tự động và xử lý nhiễu biên, giúp cải thiện độ chính xác của kết quả chẩn đoán. Theo nghiên cứu, việc sử dụng các hàm wavelet như Haar hay Daubechies mang lại hiệu quả tốt trong việc phát hiện các vết nứt và giảm độ cứng của dầm. Kết quả cho thấy, phân tích wavelet không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc giám sát sức khỏe kết cấu.

2.1. Phương pháp khử nhiễu và đánh giá kết quả

Trong quá trình phân tích, việc khử nhiễu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Phương pháp khử nhiễu tự động và khử nhiễu biên được áp dụng nhằm loại bỏ các yếu tố gây nhiễu trong tín hiệu. Kết quả phân tích cho thấy, sau khi áp dụng các phương pháp này, độ chính xác trong việc xác định vị trí và số lượng hư hỏng của dầm được cải thiện rõ rệt. Các chỉ số hư hỏng được xác định thông qua phân tích wavelet cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa dầm bình thường và dầm bị hư hỏng. Điều này chứng tỏ rằng phân tích wavelet là một công cụ hữu hiệu trong việc chẩn đoán hư hỏng, đồng thời mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng.

Luận Văn Thạc Sĩ Về Chẩn Đoán Hư Hỏng Trên Dầm Sử Dụng Phân Tích Wavelet