21345

21345

تشخيص آسيب سازه اي با استفاده از روش بروز رساني مدل بر اساس ماتريس نرمي تعميم يافته به كمك الگوريتم بهينه يابي فراكاوشي

كارشناسي ارشد

زلزله

95-97

1397/12/12

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

عمران

امروزه با توجه به كاربردهاي مختلف سازه هاي عمراني و اهميت آن ها در زمينه هاي مختلف اجتماعي و اقتصادي و همچنين در معرض آسيب بودن دائمي سازه ها از طرف عوامل طبيعي همچون زلزله، باد، نشست پي، و ... و عوامل غير طبيعي همچون ايرادات ساخت، بارهاي ضربه اي و ... و از طرفي هزينه هاي بالاي تعمير و نگهداري سازه ها بحث شناسايي آسيب سازه ها از اهميت خاصي برخوردار شده است، براي اين منظور شناخت و يافتن سريع و دقيق اطلاعاتي از قبيل ميزان و محل آسيب مي تواند بسيار مهم و حياتي باشد. روش هاي شناسايي آسيب به دو دسته روش هاي مبتني بر مدل و غير مبتني بر مدل تقسيم مي شوند. روش هاي مبتني بر مدل با توجه به در دسترس بودن نقشه هاي اجرايي، سريع، غيرمخرب، دقيق بودن و پيشرفت تكنولوژي در عرصه نرم افزارهاي آناليز رياضي مورد توجه بسياري قرار گرفته اند. همانطور كه بيان شد آسيب در سازه ها موجب تغيير در مشخصات مودال سازه مي گردد. با توجه به تاثير محسوس آسيب روي سختي اعضاي سازه اين پارامتر براي شناسايي آسيب انتخاب مناسبي به نظر مي رسد اما با توجه به اينكه معمولا سختي سازه سالم در دسترس نيست، و اينكه يافتن مشخصات مودال سازه ها در فركانس هاي پايين دقيق تر و ساده تر بوده و ماتريس نرمي بر خلاف ماتريس سختي در فركانس هاي پايين از حساسيت بيشتري برخوردار است و همچنين با توجه به اينكه فركانس هاي پايين سازه ها مشاركت بيشتري در مشخصات مودال سازه ها دارند بنابراين استفاده از ماتريس نرمي با دقت بيشتري همراه است. در اين پايان نامه از ماتريس نرمي تعميم يافته جهت شناسايي آسيب استفاده شده است. همچنين از يك تابع هدف ابتكاري جهت يافتن ميزان و محل آسيب در سازه ها بهره برده شده است. در ضمن براي آناليز رياضي اين داده ها از يك الگوريتم بهينه يابي فراكاوشي هايبريدي استفاده شده است. در آخر براي صحه گذاردن بر روي روش پيشنهادي اين مطالعه از سه مثال عددي از قبيل يك خرپاي دو بعدي 37 عضوي، يك قاب خمشي دو بعدي 28 عضوي و يك قاب برشي 20 طبقه بهره برده شده است. در هر يك از اين سازه ها سناريوهاي مختلف آسيب در دو حالت وجود و عدم وجود نوفه مورد آسيب يابي قرار گرفتند. در انتها خرپاي دوبعدي 37 عضوي، قاب خمشي دو بعدي 28 عضوي و قاب برشي 20 طبقه مورد مطالعه بترتيب با 31/1 ، 88/0 و 81/0 درصد خطا شناسايي آسيب گرديدند.

1398/06/06

Damage detection in structures based on model updating and generalized flexibility matrix utilizing meta-heuristic optimization algorithm

3/3/2019 12:00:00 AM

Nowadays, many non-destructive damage detection methods for determining the location and severity of damage in the field of health monitoring are considered in order to reduce the cost of maintenance and improve safety and reliability of structure. The crack or local damage on a structure reduces the stiffness of the structure, and thus leads to the modification of the dynamic properties. Damage detection is widely performed by comparing the initial modal data of the intact structure with those of the damaged structure. For a large-scale structure, the local damage usually introduces slight change to the global modal data, which makes the local damage difficult to be detected. In this article, a new objective function which is formed by using generalized flexibility matrix is presented with the aim of solving the constrained optimization problem in damage detection procedure. The main purpose is to find amount and locations of damages in a civil structure. three different case studies are used to evaluate the proposed approach. These cases include, a 2D-Truss structure with 37 elements, a 2D-frame structure with 28 elements and a 2D-Shear Frame structure with 20 stories. Each structure is modeled by finite element method and damages are induced by considering a reduction in the stiffness of the elements. Finally, the inverse problem of damage identification is solved by using the hybrid optimization Algorithm (PSOGSA) for each damage scenario. Additionally, the effect of noise on the obtained results is studied.