شناسايي آسيب سازه اي مبتني بر تركيب پارامترهاي مودال (انرژي كرنشي مودال) با استفاده از الگوريتم هاي فر ابتكاري

كارشناسي ارشد

ايمني و يكپارچگي سازه ها امري مهم در طول عمر سرويس دهي آن ها مي باشد. زيرا هر گونه خرابي فاجعه بار ممكن است باعث از دست رفتن جان انسان هاي زيادي شود. بنابراين تقاضا براي روش هاي موثر و قابل اطمينان تشخيص آسيب در دو دهه ي گذشته افزايش يافته است. پايش سلامت سازه اي فرايندي است كه هدف آن، تعيين سلامت سيستم، يعني تشخيص رخداد آسيب و توصيف آن بر اساس داده هاي اندازه گيري شده مي باشد. يكي از شناخته شده ترين روش ها براي شناسايي و توصيف آسيب، بيان مساله شناسايي آسيب به صورت يك مساله معكوسِ به روز رساني مدل با استفاده از روش هاي مبتني بر ارتعاش مي باشد. اين پايان نامه يك رويكرد مبتني بر مدل را براي شناسايي آسيب در سازه هاي مهندسي ارائه مي كند. براي اين منظور، تابع هدفي تركيبي و حساس به آسيب مبتني بر تعريف مفهوم معيار اطمينان مودال براي انرژي كرنشي مودال و ادغام آن با فركانس هاي طبيعي پيشنهاد مي شود. سپس براي انجام فرايند بهينه سازي تابع هدف پيشنهادي، از الگوريتم فرا ابتكاري دسته ي پروانه ها استفاده مي شود. كارايي روش ارائه شده در اين پژوهش، از طريق پنج مثال عددي مختلف شامل خرپاهاي 2 دو بعدي 27 و 28 عضوي، يك قاب خمشي دو بعدي 26 عضوي، يك قاب برشي 12 طبقه و يك ورق فولادي 100 الماني مورد ارزيابي قرار مي گيرد. سناريوهاي چندگانه ي آسيب براي هر يك از سازه ها تعريف شده و از اطلاعات چندين مود اول سازه ها براي انجام محاسبات استفاده مي شود. همچنين براي شبيه سازي بهتر از شرايط واقعي پايش سلامت سازه اي، اثر نوفه بر روي فركانس هاي طبيعي و اشكال مودي لحاظ مي گردد. نتايج شناسايي آسيب به دست آمده براي قاب خمشي 26 عضوي حاكي از آن است كه حداكثر خطاي مقادير آسيب پيش بيني شده براي المان هاي سالم و آسيب ديده به ترتيب 3 و 2 درصد مي باشند. اين مقادير حداكثر خطا براي المان هاي سالم خرپاهاي 27 و 28 عضوي به ترتيب 1/7 و 2/7 درصد، و براي المان هاي آسيب ديده شان، به ترتيب برابر 1/1 و 1/3 درصد مي باشند. همچنين خطاي مقادير آسيب شناسايي شده براي قاب برشي براي المان هاي آسيب ديده برابر 1 درصد، و خطاي شناسايي هاي كاذب برابر با 1/5 درصد براي اين سازه مي باشد. براي سازه ي ورق فولادي نيز حداكثر مقدار خطا براي المان هاي آسيب ديده و سالم، به ترتيب از 1 و 2/5 درصد تجاوز نكرده است. در نهايت براي بررسي عملكرد الگوريتم پيشنهادي، نتايج شناسايي آسيب حاصل از الگوريتم هاي فرا ابتكاري جستجوي فاخته و ازدحام ذرات با نتايج الگوريتم دسته ي پروانه ها مورد بررسي و مقايسه قرار مي گيرد. نتيجه ي اين مقايسه، نشان دهنده ي برتري الگوريتم دسته ي پروانه ها نسبت به دو الگوريتم ديگر، در شناسايي آسيب سازه اي مي باشد. به طور كلي نتايج به دست آمده از تمامي مثال هاي عددي حاكي از آن است كه روش پيشنهادي حتي در شرايط حضور نوفه و با استفاده از داده هاي مودهاي اوليه ي سازه ها، از توانايي بالايي براي تشخيص محل و شدت آسيب برخودار مي باشد.

195992

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران-مهندسي زلزله

دكتر غلامرضا قدرتي اميري