دانشکده مهندسی

گروه مهندسی عمران

 پایان نامه برای دریافت درجه‌ کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش سازه

عنوان:

تحلیل عددی و ارزیابی کرنش، خیز و ترک‌خوردگی در المان‌های خمشی بتنی با استفاده از تکنیک پردازش تصویر

اساتید راهنما:

دکتر فریدون رضایی- دانشیار دانشگاه بوعلی‌سینا

دکتر یوسف رضایی- استادیار دانشگاه بوعلی‌سینا

 

استاد ممتحن خارجی:

پروفسور علی خیرالدین- استاد تمام دانشگاه سمنان

استاد ممتحن داخلی:

دکتر محمد شوشتری- استادیار دانشگاه بوعلی‌سینا

نگارش:

مهرداد شمیم

مکان:

آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

زمان:

چهارشنبه 4/11/1396- ساعت 9:30

 

BU-Ali Sina University

 

Faculty of Engineering

Department of Civil Engineering

 

 

Thesis Submitted for Master of Science of Civil Engineering Structural Subfield

 

 

Title

 

Numeric Study and Assessment of Strain, Deflection, and Cracking in Concrete Bending Elements by Image Processing Technique

 

Supervisors:

Freidoun Rezaei (Ph. D)

Yousef Rezaei (Ph.D)

 

 

By:

Mehrdad Shamim

 

 

January 24, 2017

 

چکیده:

با وجود اینکه اختراع بتن به سالیان پیش برمی‌گردد، لیکن مصرف آن در کارهای مهندسی عمران کماکان گسترده است. علت این امر اقتصادی بودن و سادگی تولید مصالح آن است و تاکنون هیچ ماده جایگزین دیگری با این مشخصات یافت نشده است. در شبکه راه‌آهن ایران، تراورس بتنی پیش‌تنیده تک بلوکی B70 به علت مقاومت بالا، وزن کمتر و سایر مزایای آن بیشتر مورد توجه است. مطالعه حال حاضر، نتایج کار آزمایش تجربی صورت گرفته بر روی تراورس بتنی پیش‌تنیده تک بلوکی B70 تحت بار خمشی را ارایه می‌دهد. بدین منظور تکنیک ‌های پردازش تصویر رقومی و تحلیل عددی به‌طور همزمان به منظور شناسایی کرنش، خیز وسط دهانه و مشخصات ترک به‌کار رفته‌اند. اگرچه روش‌های تجربی کماکان بیش‌ترین استفاده در زمینه مشخصات مورد بررسی دارند؛ ولی پیشرفت‌های اخیر در زمینه تجهیزات بصری رقومی و برنامه‌های کامپیوتری موجب گسترده شدن کاربردهای این تکنیک‌ها شده‌اند. روش پردازش تصویر رقومی تغییرات سطح را با دقت بالایی سنجش می‌کند. همچنین این تکنیک روشی بسیار دقیق جهت نظارت بر اعضای بتنی با ابعاد مختلف تحت بارهای مختلف است. در اینجا جهت استفاده از این تکنیک نرم‌افزار متلب مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق مقایسه‌ای میان روش‌های مختلف آستانه‌سازی و لبه‌یابی صورت گرفته است. همچنین الگوریتم سوپر پیکسل به عنوان روشی جدید در پردازش تصویر بررسی شده است.میدان‌های جابه‌جایی، کانتورهای تنش و ترک‌خوردگی با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود نیز به‌دست آمده‌اند. نتایج پردازش تصویر و همچنین تحلیل عددی به‌دست آمده از نرم‌افزار تجاری آباکوس با نتایج داده‌های آزمایشگاهی موجود مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. جذر مربع متوسط خطاها مربوط به پردازش تصویر و تحلیل عددی خیز به ترتیب معادل 687/5 و 75/4 به دست آمد. خطای نسبی کرنش و طول توسط پردازش تصویر به ترتیب معادل 34/7 و  67/2 و توسط تحلیل عددی به همان ترتیب برابر 88/1 و  16 درصد به دست آمد. نتایج به دست آمده دقت و صحت این روش‌ها را تایید می‌کند.

واژه‌های کلیدی: بتن آرمه، تراورس بتنی پیش‌تنیده، پردازش تصویر، تحلیل عددی، آزمایش غیرمخرب

 

 

 

 

Abstract:

Even though concrete was invented years ago, its usage in civil engineering applications is still widening. The most important factors for this are that it is an economical and easy-to-produce material, and no other material has yet been found to replace its certain characteristics. In Iran’s railway network, pre-stressed sleepers are of most interest due to their strength, low weight and other benefits. The study presents the results of an experimental work on the behavior of mono-block pre-stressed concrete sleeper type B70 under bending test.  Digital image processing (DIP) and Numeric analyze (NA) techniques are simultaneously applied to identify Strain, mid-span deflection, and crack specifications. The recent developments of digital optical equipment and computer programs widened their original field of application. However, most existing approaches regarding this parameter are empirical. Digital Image Processing (DIP) technique gives high resolution measurement of the surface displacement. This technique is a very accurate method for monitoring concrete members of various size under a wide range of loading conditions. Here, DIP software used for these purposes was the MATLAB. In this study, different Thresholding’s methods and edge detection’s methods have been compared. Superpixel algorithm is evaluated as a new method, also. Displacement fields and also cracking are obtained from a finite element software. The DIP results and also numeric results obtained using the commercial software ABAQUS were compared with existing experimental data. Deflection’s Root Means Square Error regarding DIP and NA respectively are 5.687 and 4.75. Strain and Crack’s relative error of DIP are 7.34% and 2.67% respectively. These parameters in NA are obtained 1.88% and 16% respectively. The obtained results confirmed the accuracy and validity of this methods.

Key Words: reinforced Concrete, Mono-block pre-stressed concrete sleeper, Image Processing, Numeric Ananlyse, Non-destructive test

اطلاعات شخصی:

نام و نام خانوادگی: مهرداد شمیم

تلفن تماس: 09163463147

متولد سال: 1371

مدارک:

رشته و دانشگاه در مقطع کارشناسی ارشد: مهندسی عمران – گرایش سازه، دانشگاه بوعلی سینا همدان، سال 1396-1394.

 

مقاله ها:

1) مهرداد شمیم، یوسف رضایی، فریدون رضایی. "مروری بر روش‌های پردازش تصاویر ، به منظور استخراج پارامترها و کنترل
المان‌های بتنی".  پنجمین کنفرانس ملی بتن خود تراکم ایران و اولین کنفرانس ملی تعمیر و نگهداری سازه‌های بتنی دانشگاه علم و صنعت ایران (1396).

سوابق کاری

مهارت‌های نرم‌افزاری

1)     تسلط بر نرم افزار های Auto CAD, MATLAB

2) تسلط بر مجموعه نرم افزارهای عمرانی SAFE, ETABS

3) تسلط بر مجموعه نرم افزارهای ABAQUS, ImageJ

وضعیت تسلط بر زبان های خارجی: زبان انگلیسی، تسلط مناسب بر روی ترجمه و ویرایش متون.

 

 

.