Wnioski końcowe

Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano następujące wnioski. 1. Przeprowadzona analiza wpływu trudnych warunków atmosferycznych (głównie

w postaci silnego wiatru i oblodzenia) na linię elektroenergetyczną potwierdziła, że naprężenia maksymalne w konstrukcji wsporczej mogą wzrosnąć kilkukrotnie względem pracy nominalnej, co w połączeniu z lokalnymi uszkodzeniami obiektu może prowadzić do katastrofy napowietrznej linii elektroenergetycznej.

2. Redundantny charakter konstrukcji wsporczych powoduje, że parametry modal-ne wykazują niską wrażliwość na uszkodzenia pojedynczych elementów, co spra-wia że zastosowanie wibroakustycznych metod diagnostycznych do identyfikacji uszkodzeń pojedynczych i wielokrotnych w praktyce jest bardzo trudne.

3. Zależność parametrów modalnych od wskaźników uszkodzeń jest w ogólnym przypadku nieliniowa i można ją linearyzować co najwyżej w pewnym zakre-sie. Dla zbadanej konstrukcji wsporczej wykazano ilościowo, że zakres możliwej linearyzacji wynosi od 0 do około 40% zmienności poszczególnych wskaźników uszkodzeń. Potwierdzono, że metody identyfikacji uszkodzeń oparte o analizę macierzy wrażliwości nie nadają się do zastosowania w diagnostyce konstrukcji wsporczych.

4. W trakcie redukcji modelu matematycznego może dojść do utraty informacji, a niektóre postaci drgań własnych mogą zostać całkowicie pominięte, dlatego w celu ich poprawnej identyfikacji należy zastosować narzędzie w postaci kryte-rium MAC, które to umożliwi.

5. Statyczne metody redukcji dobrze odwzorowują dynamiczną charakterystykę konstrukcji mechanicznej tylko w zakresie niskich częstotliwości. Wraz ze wzro-stem częstotliwości drgań własnych zarówno błąd jej odwzorowania jak i odpo-wiadającej jej postaci wzrasta, aż do utraty zgodności modelu zredukowanego względem modelu pełnego. Wykazano, że metody statyczne dla przedstawionego modelu identyfikacji uszkodzeń konstrukcji wsporczych nie mogą być stosowane w uogólnionym przypadku.

6. Metody dynamiczne pozwalają zredukować model dla dowolnej częstotliwości

f₀, a parametry otrzymane z takiego modelu będą odpowiadały parametrom

otrzymanym z modelu pełnego dla tej częstotliwości drgań układu. Model zre-dukowany dynamicznie pozwala wyznaczyć stosunkowo dokładnie postaci dla częstotliwości będących w otoczeniu f₀. Metody statyczne są szczególnym

przy-padkiem metod dynamicznych, gdy f₀ = 0. W procesie identyfikacji uszkodzeń metoda statyczna Guyana i dynamiczna Kiddera dają porównywalne wyniki tyl-ko w zakresie niskich częstotliwości. Dla wyższych częstotliwości metoda dy-namiczna nadal daje poprawny wynik, podczas gdy statyczna traci zbieżność rozwiązania, co jest związane z błędami odwzorowania postaci. Przeprowadzone badania symulacyjne i analizy numeryczne poszczególnych technik redukcji wy-kazały, że w opisanym modelu identyfikacji uszkodzeń powinny być stosowane tylko dynamiczne metody redukcji.

7. Poprawa modeli zredukowanych rozszerzeniami IRS powoduje gwałtowny wzrost wskaźnika uwarunkowania macierzy, sprawiając że cały układ równań modelu identyfikacji jest źle uwarunkowany. Niewielkie względne zmiany na wejściu po-wodują duże względne zmiany na wyjściu modelu. W związku z tym spośród dynamicznych metod redukcji należy wybrać metodę Kiddera lub przeprowadzić dalsze badania mające na celu poprawę uwarunkowania zadania poprzez zasto-sowanie technik regularyzacji.

8. Model zredukowany metodą SEREP dokładnie odwzorowuje częstotliwości i po-staci drgań własnych modelu pełnego, co wynika z modelu matematycznego me-tody. Z drugiej strony macierz transformacji SEREP wprowadza liniową zależ-ność kolumn macierzy głównego układu równań modelu identyfikacji. Powoduje to, że rząd takiej macierzy jest bardzo mały i zależy od liczby uwzględnionych postaci a nie liczby dobranych stopni swobody. Udowodniono, że zastosowanie redukcji metodą SEREP w przedstawionym modelu identyfikacji uszkodzeń jest niemożliwe.

9. Dobór metody rozwiązania w niedookreślonych układach równań ma wpływ na otrzymywane wyniki i jak wykazano w przeprowadzonym eksperymencie cyfro-wym w widoczny sposób wpływa na rezultat identyfikacji uszkodzeń.

10. Pominięcie w modelu identyfikacji grupy elementów wykazujących niską wrażli-wość na uszkodzenia, nie oznacza braku wpływu uszkodzeń tych elementów na charakterystyki dynamiczne układu w złożonym stanie uszkodzenia. Przyjmo-wanie, że pewna grupa elementów konstrukcji nie ulega uszkodzeniu jest często stosowaną praktyką w pracach poświęconych diagnostyce, jednak należy pamię-tać, że jest to duże uproszczenie, rzadko mające odzwierciedlenie w warunkach rzeczywistych.

11. Metody umożliwiające identyfikację uszkodzeń wielokrotnych w obiektach o zło-żonej geometrii, jakimi są konstrukcje wsporcze, muszą odznaczać się bardzo

wysoką wrażliwością parametrów dynamicznych na uszkodzenia, w stosunku do technik wykrywających uszkodzenia w konstrukcjach prostych. Jak wykazały przeprowadzone badania, niesie to problem jednocześnie wysokiej wrażliwości tych metod na błędy pomiarowe oraz modelowania. Jest to jedna z głównych przeszkód, utrudniających zaprojektowanie uniwersalnego algorytmu wibroaku-stycznej diagnostyki uszkodzeń konstrukcji na 2 i 3 poziomie skali Ryttera. 12. Kratowe konstrukcje wsporcze są układami słabo tłumionymi, a dla zbadanego

przypadku maksymalna różnica pomiędzy częstotliwościami drgań własnych tłu-mionymi i nietłutłu-mionymi wynosiła około 0,01%. Oznacza to, że różnica ta jest poniżej błędu estymacji parametrów modalnych i w wielu przypadkach można zastosować uproszczone, pomijające tłumienie modele opisujące taki układ jako zachowawczy.

13. Zdefiniowanie całego modelu cyfrowego słupa jako konstrukcji kratownicowej al-bo ramowej jest błędne w przypadku analizy dynamicznej i należy przeprowadzić identyfikację warunków brzegowych za pomocą techniki planowania eksperymen-tu.

14. Zidentyfikowany cyfrowy model dynamiczny wykazywał dobrą zgodność z mo-delem eksperymentalnym. Funkcja jakości została zdefiniowana dla 6 częstotli-wości i 6 postaci drgań własnych, łącząc 438 parametrów modalnych. Różnica częstotliwości drgań własnych dla pięciu postaci wynosiła do 3%, dla jednej 10%, a wskaźnik MAC dla pierwszych pięciu postaci był nie mniejszy niż 0,85. 15. W rzeczywistości pomiar przemieszczeń modalnych we wszystkich stopniach

swobody konstrukcji wsporczej nie jest możliwy, dlatego zastosowano metodę umożliwiającą dobór najlepszego rozmieszczenia ograniczonej liczby czujników w układzie dynamicznym o parametrach rozłożonych. Ograniczenie liczby punk-tów pomiarowych przyczyniło się do przyspieszenia przeprowadzanych doświad-czeń od 6 do 12 razy. Rozwiązanie to może w przyszłości również pozwolić na praktyczne zastosowanie przedstawionej metody identyfikacji stanu technicznego w warunkach eksploatacyjnych.

16. Dla zbadanych przypadków współczynniki tłumienia wykazywały małą wrażli-wość na uszkodzenia, a zmiana bezwymiarowych współczynników tłumienia wy-nikała przede wszystkim ze zmiany częstotliwości drgań własnych. W związku z czym podczas identyfikacji uszkodzeń lub stanu technicznego na podstawie tych parametrów, należy mieć na uwadze, że w niektórych przypadkach informacja może zostać powielona.

17. Lokalna zmiana sztywności powoduje zmianę zarówno postaci drgań własnych jak i stanu naprężenia w układzie. Zmiany te powiązane są silną ujemną korela-cją liniową, a wyznaczona zależność umożliwia identyfikację stanu technicznego konstrukcji wsporczej na podstawie odpowiedzi dynamicznej.

18. Zaletą opracowanego algorytmu identyfikacji stanu technicznego konstrukcji wspor-czych napowietrznych linii elektroenergetycznych jest mała wrażliwość na błędy pomiarowe, co powinno umożliwić jej zastosowanie w warunkach eksploatacyj-nych.