Как сообщает группа в Chaos из AIP Publishing, их подход включает установку датчиков акселерометра в различных местах вдоль моста, чтобы измерить, как каждая небольшая часть моста нарушается в ответ на проезжающий грузовик.«Сигналы от датчиков, находящихся рядом с погрузкой грузовика, имеют значение, но также важны сигналы далеко, потому что они реагируют, когда конструкция моста изгибается под своей нагрузкой, и вся конструкция колеблется, как гитарная струна, но, очевидно, более сложная», — сказал Эрик М. Боллт. Профессор У. Джона Харрингтона на факультете математики Университета Кларксона в Потсдаме, штат Нью-Йорк.
По словам Боллта, ускорения служат «средством прослушивания для сил и ускорений, проходящих через структуру». «Ожидается, что сигналы, проходящие через конструкцию, изменятся, если мост претерпевает изменение, такое как трещина внутри конструкции, или если некоторые из болтов, удерживающих его вместе, намеренно ослаблены».Центральная часть анализа группы — это метод обработки данных, называемый «оптимальное взаимное информационное взаимодействие», который был разработан для выявления значимых прямых взаимодействий между отдельными компонентами внутри системы.«Наша методика заимствует идеи из теории информации и коммуникации и использует самые современные процедуры статистической оценки», — сказал Цзе Сун, доцент кафедры математики Университета Кларксона. «Ключевой концепцией является поиск взаимодействий, которые наиболее важны для повышения предсказуемости колебаний моста.
Если структура моста была изменена из-за повреждения или деформации, ожидается, что детали изменятся, что позволит нам определить состояние работоспособности моста. мост."Работа группы выделяется тем, что она объединяет два уникальных аспекта для обнаружения повреждений мостов или других механических конструкций.«Один из них — это неинвазивный и автоматизированный характер процесса сбора данных», — сказал Сан. «Другой — это разработанный нами инструмент анализа данных, который может сделать вывод о прямом потоке информации и значимых взаимодействиях. Комбинируя их, мы можем обнаружить только на основе данных наличие структурных изменений внутри моста, которые контролировались и варьировались в нашем эксперименте. . "Попутно трое задействованных математиков обнаружили некоторые интересные структурные дефекты, выявленные анализом данных значимых взаимодействий, которые долгое время озадачивали их, потому что это просто не имело смысла.
«Наш анализ предложил« границу »в середине покрытой области, где нет видимых структурных дефектов или рисунков», — сказал Сан. «После долгих дискуссий с нашим сотрудником-инженером-строителем Керопом Джанояном, профессором гражданского строительства в Университете Кларксона, мы наконец поняли, что все это время нас сбивали с толку, потому что крытая площадь — это не весь мост в эксперименте, а, скорее, третья часть и «граница», которую мы обнаружили, — это именно то место, где есть структурная граница, под которой находится некоторая поддерживающая структура ».Мосты встречаются повсеместно, поэтому важно уметь обнаруживать структурные повреждения как можно раньше, чтобы избежать катастрофических последствий. Но обнаружение структурных повреждений, которое часто выполняется вручную, может быть дорогостоящим и во многих случаях неэффективным.Поскольку работа группы сочетает в себе современные сенсорные технологии с современными инструментами анализа данных для автоматизации этого процесса, «ее можно использовать для раннего обнаружения структурных изменений и повреждений, прежде чем потребуется осмотр человеком», — сказал Боллт.
Такой подход можно использовать вместе с недорогими приборами для самых разных конструкций — от мостов до ветряных турбин, от зданий до самолетов.«Акселерометры становятся настолько дешевыми, что мы находим их даже в мобильных телефонах, так что это станет лавиной данных, объединяющей современную аналитику больших данных и структурный мониторинг состояния», — сказал Боллт.В настоящее время группа работает над развертыванием своего подхода.
«С более теоретической стороны мы создаем базу данных моделей мостов, которые можно легко моделировать и тестировать с помощью компьютеров для калибровки параметров метода, а также мы разрабатываем улучшенные статистические оценщики, чтобы быстрее получать более точные результаты», — сказал Боллт сказал с согласия Sun. «Что касается экспериментов, мы сотрудничаем с лабораториями, чтобы проверить наши методы для других структур, включая крылья самолетов, в различных условиях».