16408

16408

استفاده از تابع هدف چندگانه مبتني بر داده هاي مودال جهت شناسايي آسيب هاي سازه اي با به روزرساني مدل تحليلي

كارشناسي ارشد

سازه

دي 1395

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

عمران

با گسترش سازه هاي مهم و حياتي در سطح جهان و كشور ايران، لزوم نگهداري و محافظت از اين سازه ها در برابر انواع بارهاي عادي و پيش بيني نشده، بيش از پيش احساس مي شود. طي خدمت دهي در زمان طولاني، زيرساخت هاي عمراني بايستي به لحاظ معيارهاي ايمني و پايداري مورد بررسي قرار گيرند. سيستم پايش سلامت سازه(SHM) با استفاده از انواع روش هاي شناسايي آسيب به موفقيت هاي قابل توجهي در اين زمينه نايل شده است. بطور كلي روش‌هاي تشخيص خرابي در سازه‌ها شامل دو مرحله كلي است. مرحله‌ي اول شامل انتخاب و استخراج مشخصه‌هاي حساس به خرابي در سازه مي‌باشد، كه از داده‌هاي اندازه‌گيري شده از پاسخ ديناميكي سازه استخراج مي‌شود. در اين مرحله داده‌هايي كه از حسگرهاي موجود بر روي سازه بدست آمده با يكديگر تركيب شده و سپس با استفاده الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي و يا آماري تحليل مي‌شوند. در مرحله‌ي بعد يك الگوي مناسب براي مجموعه‌اي از داده‌ها جهت تشخيص خرابي به كار مي‌رود. اين الگوها در روش‌هاي استاتيكي عمدتا بر پايه‌ي اندازه‌گيري كرنش و جابجايي سازه و در روش‌هاي ديناميكي بر پايه‌ي اندازه‌گيري كرنش، جابجايي و شتاب استوارند. در اين پايان‌نامه استفاده از روشي جديد براي تشخيص محل و تعيين شدت آسيب در سازه‌ها، بابكار بردن اطلاعات محدود مودال به صورت تابع چندهدفه بر اساس پاسخ ناشي از ارتعاش سازه در حوزه‌ فركانس و شكل مودي به صورت مسئله بهينه‌سازي مورد كنكاش قرار گرفته است. به منظور حداقل سازي تابع خطا، الگوريتم هاي فراتكاملي تك هدفه و چندهدفه جهت حل مسئله‌ بهينه‌سازي مورد استفاده قرار گرفته است، و كارايي هريك از الگوريتم ها با يكديگر مقايسه شده است. همچنين براي ارزيابي روش ارائه شده از سه مثال عددي شامل تير ساده، قاب برشي و خرپا استفاده شده است. نتايج براي سناريوهاي مختلف آسيب شامل وجود يك و چند عضو آسيب ديده در حالت‌هاي با و بدون نوفه ارائه گرديده است. نتايج حاكي از عملكرد مناسب روش ارائه شده در شناسايي محل و شدت آسيب در سازه‌هاي مهندسي حتي در صورت وجود نوفه‌هايي با شدت بالا است.

1395/11/09

1/1/1900 12:00:00 AM

In the recent years, the investigations on modal data-based damage detection methods have been widely developed. The basic idea is such that, the modal parameters (such that frequency an​d mode shapes) are function of the physical properties of the structures. Therefore, the changes in the physical properties lead to detectable changes in modal properties of structures. In this study a novel an​d effective method is proposed for detecting the location an​d severity of structural damages based on frequency & mode shapes functions of structure by defining the problem as an single an​d multiobjective optimization procedure. The Colliding Body Optimization (CBO) an​d Enhanced Colliding Body Optimization(ECBO) algorithms for single objective function an​d Non-dominated Sorting Genetic Algorithm(NSGA) are used to minimize the suggested multiobjective cost function.in order to eva​luate the performance of the proposed method. three numerical examples such as, a simple supported beam, an eigtht-story shear frame an​d a 26-bar planar truss are used. It is also shown that structural damage can be quantified with acceptable accuracy in the case of high-level measurement noises an​d the accuracy of the method is greatly improved when parameters of mentioned algorithm(i.e. number of population an​d maximum iterations) are increased. The results show the efficiency of the proposed method in identifying single an​d multiple damage cases in engineering structures.