18909

۱۸۹۰۹

شناسايي آسيب در سازه هاي صفحه اي با كمك الگوريتم بهينه يابي توپولوژيكي

كارشناسي ارشد

سازه

۹۶/۱۱/۳۰

دكتر قدرتي اميري

عمران

همه‌ي سازه‌ها ممكن است در طي عمر بهره‌برداري خود بر اثر عوامل مختلفي از جمله خوردگي، فرسودگي مصالح، تأثير عوامل خارجي مثل زلزله، باد و بارهاي ضربه‌‌اي دچار آسيب‌ديدگي سازه‌اي شوند. تشخيص زودهنگام و به موقع اين آسيب‌ها در سازه‌ها اهميت بسيار زيادي دارد، زيرا در غير اين صورت ممكن است منجر به مختل شدن عملكرد بهره‌برداري مطلوب سازه شده و يا حتي انهدام ناگهاني ساختمان را در پي داشته باشد. از اين رو، شناسايي و بررسي آسيب‌ در سازه‌ها مبحث تحقيقي بسيار مهمي در دهه‌هاي اخير بوده است. يكي از روش هاي كنترل سلامت سازه، شناسايي آسيب بر اساس تغيير در مشخصات ديناميكي و بر پايه ارتعاش مي¬باشد. از طرف ديگر مي توان مساله شناسايي آسيب را به صورت يك مساله بهينه يابي تعريف كرد. در اين تحقيق شناسايي آسيب در سازه¬هاي مهندسي، با تعريف پارامترهاي ديناميكي به عنوان تابع هدف در يك مساله بهينه يابي، مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين هدف اين مطالعه، تعيين مكان و شدت آسيب با استفاده از روش‌هاي به روز رساني مدل و مشخصاً بررسي نقش نوع بهينه‌ياب و تابع هدف مي‌باشد. در اين تحقيق با استفاده از مفهوم آشوب و هم چنين استفاده از بهينه ساز اجتماع پرندگان و تلفيق اين دو مفهوم و توليد بهينه ساز اجتماع پرندگان-آشوب يك مفهوم جديد بيان شده است كه ضعف الگوريتم اجتماع پرندگان در خصوص عدم ارائه نتايج مطلوب در نقاط بهينه محلي را بر طرف سازد. هم چنين در اين تحقيق يك الگوريتم به منظور تشخيص خرابي در سازه ها ارائه شده است كه در آن از طريق مقايسه ماتريس نرمي سازه و شكل مودي سازه، محل و شدت خرابي در المان هاي آسيب ديده به درستي تشخيص داده خواهد شد. صحت و دقت روش مورد نظر با مدل سازي با اجزاء محدود براي سه سازه و در شرايط مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. اين شرايط عبارتند از: شدت¬هاي مختلف در خرابي، سناريوهاي مختلف خرابي، اثر تعداد مودهاي مختلف و تاثير نوفه موجود در داده¬هاي مودال. نتايج اين پژوهش نشانگر تشخيص دقيق شدت و محل آسيب با استفاده از روش معرفي شده و تاثيرپذيري بسيار كم روش از حضور نوفه (حتي در مود¬هاي بالاتر) مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: اجتماع پرندگان، آشوب، اجتماع پرندگان-آشوب، ماتريس نرمي سازه.

1397/03/06

5/27/2018 12:00:00 AM

All structures may be affected by various factors such as corrosion, exhaustion of materials, external factors, like earthquake, wind, and impact damage during their lifetime. Early and timely detection of damage in structures is very important since in this way, not only is the optimal performance of the structure guaranteed, but also sudden failure of the existing structures is prevented. Hence, the identification and quantification of damage in structures has received considerable attention in the recent decades. The purpose of this study was to determine the location and severity of damage using model updating methods and specifically to investigate the role of the type of optimizer and the objective function. First, damage was simulated as some changes in the stiffness matrix of the damaged elements. Then, the model updating problem was defined as an optimization procedure by proposing modal flexibility matrix-based cost function. Finally, the problem was solved using the concept of Chaos Theory and Particle Swarm Optimization. To solve highly ill-posed inverse problems, Chaos theory-based Particle Swarm Optimization algorithm shows better performance in comparison with the original Particle Swarm Optimization algorithm; for this reason, it can be a suitable algorithm for model updating procedure. To investigate the applicability of the proposed method, three examples of the structures in different conditions were studied. The results shows acceptable performance of the introduced method. Keywords: Particle swarm optimization, Chaos, Chaos theory-based optimization algorithm, Structural softness matrix.