تشخيص آسيب در سازه ها بر اساس پارامترهاي ديناميكي وابسته به اشكال مودي با استفاده از الگوريتم هاي بهينه سازي فراابتكاري

كارشناسي ارشد

چكيده سالها از ساخت اغلب بناهاي مهم و حياتي تمدن بشر كه هنوز در حال بهره برداري مي باشند گذشته است و اين سازه ها به دليل عوامل گوناگون دچار آسيب هايي شده اند كه بعضا قابل روئيت نيستند و عدم توجه به آنها مي تواند خسارات مالي و جاني زيادي را به وجود آورد. لذا لزوم بقا و نگهداري سازه ها موجب پيدايش شاخه اي در علوم مهندسي عمران در چند دهه اخير شده است كه به كنترل و پايش سالمت سازه مرسوم است. بر اساس اصول مهندسي، هر سازه داراي ويژگي هايي است كه بعضي از آنها ذاتي و برخي 1 ها غير ذاتي مي باشند. خواص ذاتي سازه شامل جرم، سختي و ميرايي مي باشد، لذا در صورت تغيير در سختي سازه، خواص ديناميكي آن نيز دچار تغيير مي شوند. لذا قابل استنباط است كه وقتي يك عضو از سازه دچار آسيب شود، سختي آن عضو كاهش يافته، خواص ديناميكي آن دگرگون شده و به تبع آن پارامترهاي مودال ( آن عضو تغيير ميكند. بر همين 5 و انرژي كرنشي مودال 3 ،ماتريس نرمي4 ، شكل مودها 2( فركانس طبيعي اساس مشاهده اختالف بين مشخصات مودال سازه سالم و آسيب ديده قدم مناسبي است براي اثبات وجود آسيب در آن سازه. مبناي روش پيشنهادي در اين مطالعه تاثير آسيب در كاهش سختي المان هاي سازه است. اين تغيير در سختي موجب تغيير در اندازه پارامترهاي شكل هاي مودي و انرژي كرنشي مودال آن سازه مي شود. لذا با جديد با نام الگوريتم 6 استفاده از تابع هدفي متشكل از اين دو پارامتر و با به كار گيري يك الگوريتم فراابتكاري سينوس كسينوس7 ،مدلي كارآمد براي شناسايي آسيب در سازه ها معرفي شده است. در نهايت كارايي روش پيشنهادي بر روي سه سازه صفحه اي مدلسازي شده مختلف شامل خرپا، قاب خمشي و قاب برشي راستي آزمايي مي شود. نتايج همگي حاكي از موفقيت روش پيشنهادي در شناسايي محل و شدت آسيب در سازه ها مي باشند. در روش پيشنهادي شناسايي آسيب ها با استفاده از اطالعات مود اول و سه مود سازه و با نهايتا 1 درصد خطا به خوبي انجام شد. كارايي تركيب اين دو پارامتر براي شناسايي دقيق آسيب هاي سازه اي اثبات مي شود. در ضمن مشاهده شد كه روش پيشنهادي با سهولت بيشتري مي تواند آسيب در قاب برشي را شناسايي كند و حتي در اين امر موفق به شناسايي 5 آسيب همزمان در اين سازه با تعداد جمعيت و تكرار به 1 Structural health monitoring 2 Natural frequency 3 Mode shapes 4 Flexibility matrix 5 Modal strain enrgy 6 meta-heuristic optimization algorithm 7 sine cosine algorithm ط ترتيب 150 و 1500 در الگوريتم بهينه سازي شد و البته هرچه تعداد المان هاي آسيب ديده كمتر باشد، دقت شناسايي باالتر مي رود. همچنين در خرپا و قاب خمشي نيز كه سازه هاي پيچيده تري نسبت به قاب برشي هستند توانست آسيب در 4 المان را با دقت بسيار خوبي با تعداد جمعيت و تكرار به ترتيب 150 و 1500 در الگوريتم بهينه سازي، شناسايي كند. اما آنچه واضح بود قدرت و سرعت بيشتر روش پيشنهادي در شناسايي آسيب در قاب برشي بود. واژههاي كليدي: تشخيص آسيب، بهروزرساني مدل، بهينهساز فرا ابتكاري، شكل مودي، انرژي كرنشي مودال، الگوريتم بهينه يابي سينوس كسينوس

193466

دانشگاه علم و صنعت ايران

زلزله

دكتر قدرتي اميري