17200

17200

عيب يابي مبتني بر مشخصات ارتعاشي سازه پل (فولادي) توسط الگوريتم هاي فرا ابتكاري (اجتماع ذرات)

كارشناسي ارشد

راه و ترابري

اسفند 1395

دكتر زياري

دكتر ديواندري

عمران

چكيده سيستم¬هاي حمل و نقل، مخصوصا پل¬ها در بسياري از شهرها و شريان¬هاي برون شهري به علت زمان زياد سرويس¬دهي مستعد خرابي سازه¬اي هستند. تاثيرات محيطي، تغيير در خصوصيات بارها، زلزله، نقص¬هاي سازه¬اي موجب ايجاد و بروز آسيب در پل شده و باعث گسيختگي كامل پل مي¬شوند. در دهه¬هاي اخير تكنيك پايش سلامتي سازه براي مواجهه با اين چالش¬ها در پل-ها بكار گرفته مي¬شود. تكنيك پايش سلامتي بر اساس مشخصات ديناميكي و مودال امروزه جزو پركاربردترين تكنيك¬ها در فرآيند تعمير و نگهداري سازه¬ها مي¬باشد. در مطالعه حاضر نيز بر اساس مشخصات ارتعاشي به عيب¬يابي يك پل واقعي با شاه¬تيرهاي فولادي پرداخته مي¬شود. در پژوهش حاضر، هدف عيب¬يابي پل بر اساس الگوريتم¬هاي بهينه-سازي فرا ابتكاري و خصوصيات ديناميكي پل مي¬باشد. مسئله عيب¬يابي بر اساس مشخصات ارتعاشي پل به صورت يك مسئله بهينه¬سازي مبتني بر مشخصات مودال سيستم تعريف مي¬شود. توابع هدف مبتني بر فركانس¬هاي طبيعي و تركيب فركانس طبيعي و انرژي كرنشي مودال تعريف خواهد شد. بعد از مدل-سازي پل در نرم¬افزار ANSYS، سناريوهاي خرابي روي مدل اجزاي محدود در محيط ANSYS اعمال و مبادرت به برداشت پارامترهاي مودال مي¬گردد. پارامترهاي برداشت شده در اين مرحله به عنوان ورودي به الگوريتم فرا ابتكاري اجتماع ذرات داده خواهند شد. الگوريتم بر اساس كدنويسي¬هاي اجزاي محدود انجام شده در محيط MATLAB آناليز مودال را انجام مي-دهد. بر اساس حل توابع هدف مبتني بر فركانس طبيعي و تركيب فركانس و انرژي كرنشي مودال، مكان و شدت خرابي اعمالي توسط الگوريتم شناسايي مي¬گردد. بر اساس پاسخ¬هاي الگوريتم در مورد كارايي و كاركرد روش ارايه شده در اين پژوهش بحث خواهد شد. بر اساس نتايج حاصله، الگوريتم اجتماع ذرات در حالت تابع هدف مبتني بر فركانس هم محل و هم شدت خرابي¬هاي اعمالي را درست تشخيص مي¬داد. در حالت تابع هدف مبتني بر تركيب فركانس و انرژي كرنشي مودال نيز الگوريتم در بحث عيب¬يابي كاملا موفق عمل مي¬كرد و عملكرد الگوريتم نسبت به حالت قبل بهتر بود. واژه‌هاي كليدي: پارامترهاي مودال، الگوريتم اجتماع ذرات، مدل اجزاي محدود، بهينه¬سازي، عيب¬يابي

1396/02/09

1/1/1900 12:00:00 AM

Transport systems, especially bridges in many cities an​d suburban arteries due to long time service are prone to structural failure. Environmental impact, changes in the characteristics loads, earthquakes, an​d tructural defect caused damage on the bridge an​d complete failure of the bridge. In recent decades, structural health monitoring techniques are deal to with these challenges used in bridges. Health monitoring techniques based on dynamic characteristics an​d modal features as one of the most widely used techniques is in the process of repair an​d maintenance structures. In this study, based on vibration characteristics, damage detection of a real bridge with steel girders will be discussed. In this study, the goal is a process of damage detection bridges based on meta-heuristic optimization algorithms an​d dynamic characteristics of the bridge. Damage detection problem based on the vibrating characteristics is defined as an optimization problem. Objective function will be defined as natural frequencies basement an​d a combination of frequency an​d modal strain energy. After the bridge modeling in ANSYS software, damage scenarios will be applied on finite element model in ANSYS an​d modal parameters will be extracted. Acquired parameters in this stage are inserted in particle swarm optimization algorithm. The algorithm is conducted with Modal analysis based on finite element codes in MATLAB. According to solving objective functions based on the natural frequency an​d a combination of modal strain energy an​d natural frequency, location an​d severity of damage is identified by algorithm. Based on the responses of the algorithm about the performance of presented method well be discussed. According to gained results, particle swarm optimization algorithm based on the objective function of natural frequency, severity an​d location of damage properly is detected. In case of objective function based on combination of natural frequency an​d modal strain energy the algorithm is better performance than prior case. Keywords: Modal Parameters, Particle Swarm Optimization Algorithm, Finite Element Model, Optimization, Damage Detection.