19698

۱۹۶۹۸

بروز رساني مدل سازه اي با كمك تابع چند هدفه مبتني بر داده هاي مودال براي شناسايي آسيب در سازه هاي بلند مرتبه

كارشناسي ارشد

مهندسي زلزله

۱۳۹۳-۱۳۹۵

۱۳۹۵/۱۲/۲۲

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

عمران

چكيده سازه¬هاي عمراني در طول عمر مفيد خود، ممكن است به دلايل مختلفي دچار خرابي شده و ديگر آن كارايي لازم را كه مد نظر طراح بوده است نداشته باشند. از اين رو بنظر مي¬رسد كه شناسايي بهنگام آسيب، جهت استفاده بهينه از سازه در طول عمر مفيد خود و جلوگيري از خسارات بيشتر كه در مواردي مي¬تواند منجر به فروريزش كلي سازه شود، امري ضروري است. روش¬هاي گوناگوني براساس خصوصيات مختلف سازه اعم از استاتيكي و ديناميكي، براي شناسايي خرابي سازه¬اي مطرح است. در اين ميان روش¬هاي متكي بر داده¬هاي ديناميكي يا همان خواص مودال سازه به ميزان مناسبي به خرابي¬هاي سازه حساس هستند. فرآيند مقايسه اختلاف ميان داده¬هاي ديناميكي سازه تجربي و تحليلي و به حداقل رساندن آن، بروز رساني مدل نام دارد. در واقع بروز رساني مدل، يك مسأله بهينه¬يابي است كه در آن خصوصيات مكانيكي سازه به عنوان متغيرهاي بهينه¬يابي تعريف مي¬شود و به كمك آن مي¬توان كيفيت آسيب و خرابي را در سازه آشكار نمود. در اين تحقيق با تعريف دو تابع هدف بر اساس پارامترهاي ديناميكي فركانس طبيعي و ماتريس شكل مودي سازه به تشخيص محل و شدت خرابي پرداخته شده است. براي بهينه¬يابي همزمان اين توابع از الگوريتم ژنتيك چند هدفه NSGA-II استفاده شده است. از مزاياي الگوريتم¬هاي چند هدفه نسبت به تك هدفه ضمن توانايي اين الگوريتم¬ها در حل مسائل گوناگون از جمله مسائل غيرمحدب كه بسياري از جواب¬هاي بهينه در استفاده از الگوريتم¬هاي تك هدفه ديده نمي¬شوند، مي¬توان به دقت در نتايج بدست آمده و سرعت بالاي همگرايي اشاره كرد. كارايي و دقت روش پيشنهادي با ارزيابي خرابي با سناريوهاي مختلف و شدت¬هاي مختلف و همچنين بررسي روش در حضور نوفه، در پنج سازه ساده تا پيچيده كه به روش اجزاء محدود مدلسازي شده¬اند، مورد بحث قرار گرفته است. سپس نتايج بدست آمده از اين مدلسازي¬ها با نتايج ساير مطالعات انجام شده در اين حوزه مقايسه شده است. همگرايي سريعتر با حفظ دقت تشخيص محل و شدت خرابي حتي در حضور نوفه از نتايج بدست آمده از مطالعه حاضر مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: تشخيص خرابي، بروز رساني مدل، داده¬هاي مودال، مدل اجزاء محدود، بهينه¬يابي چند هدفه، الگوريتم ژنتيك NSGA-II.

1397/08/23

Structural model updating via modal data-based multi-objective function for damage detection in high rise buildings

11/14/2018 12:00:00 AM

Abstract: Civil engineering structures may face damage by aging or natural disasters such as earthquake or hurricane during their service life. Therefor, improving early damage detection strategies seems to be essential. In this thesis, a model updating damage detection method based on modal data is reprensented. Model updating is actually an inverse analysis which needs error function(s) to be minimized. The functions are differences in modal frequencies and mode shapes between damaged and undamaged structures and only a few number of modes are used. Objective functions are solved using non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II). Robustness of the proposed method is examined by different numerical examples of structures with different complexity and several damage senarios. In order to simulate real conditions, different random noise levels applied on experimental data. All the obtained results from the numerical studies indicate the good performance of the presented method in the damage localization and quantification of different type of structures. Keywords: Damage detection, Model updating, Modal data based methods, Multiobjective optimization, Non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II).