19722

۱۹۷۲۲

بروز رساني مدل مبتني بر انعطاف پذيري مودال براي شناسايي آسيب سازه اي

كارشناسي ارشد

سازه

1395

۱۳۹۷/۰۹/۰۶

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

دكتر سيد علي سيد رزاقي

عمران

به صورت كلي شناسايي آسيب سازه اي تحت عنوان شناسايي آسيب محلي و شناسايي آسيب سراسري بيان مي گردد. براي سازه هاي كوچك و منظم شناسايي آسيب محلي بسيار خوب جواب مي دهد، اما براي سازه هاي بزرگ و پيچيده با دسترسي محدود براي انجام تست شناسايي آسيب با روش محلي سخت مي باشد. از اين رو براي شناسايي آسيب در كل سازه، به خصوص سازه هاي خاص و پيچيده يك مجموعه روش تحت عنوان شناسايي آسيب سراسري مبتني بر ارتعاش ارائه شده است. ايده اصلي در روش هاي مبتني بر ارتعاش بر اين اصل استوار است كه تغييرات اعمال شده در مشخصات فيزيكي (جرم، سختي و ميرايي) در اثر آسيب، باعث تغييرات قابل شناسايي در مشخصات مودال (بسامد هاي طبيعي، ميرايي مودال و شكل هاي مود) مي شود. در دسته اي از روش هاي مبتني بر ارتعاش، محل و شدت آسيب از طريق بررسي ميزان مطابقت بين داده هاي ثبت شده از سازه ي مانيتور شده و داده هاي مستخرج از مدل تحليلي سازه تشخيص داده مي شوند. كه اين امر از طريق تعريف مساله به صورت يك مساله ي معكوس و حل آن به كمك روندهاي بهينه يابي صورت پذيرد. در اين پايان نامه دو روش جديد مبتني بر ارتعاش براي شناسايي محل و شدت آسيب در سازه هاي مهندسي ارائه مي گردد: روش اول شامل اصلاح اپراتور جست و جوگر مركزي الگوريتم بهينه يابي شيرمورچه با استفاده از پرواز لوي، به منظور كمينه سازي بهتر تابع خطا و حل مسئله بهينه يابي شناسايي آسيب مي باشد. روش دوم يك روش شناسايي آسيب مستقيم مبتني بر انرژي كل مودال (مجموع انرژي كرنشي مودال و انرژي جنبشي مودال) براي شناسايي محل و شدت آسيب در سازه¬هاي پيچيده مي باشد. به منظور ارزيابي روش هاي ارائه شده، شناسايي آسيب بر روي سه مثال عددي شامل يك تير پيوسته دو دهانه، خرپاي دو بعدي، و خرپاي سه بعدي انجام مي شود. همچنين چالش هايي نظير اثر تعداد مودهاي ارتعاشي، و وجود نوفه ي تصادفي در داده هاي ورودي نيز بر روي فرايند شناسايي آسيب توسط روش هاي پيشنهادي بررسي مي شود. نتايج بدست آمده نشان دهنده ي توانايي بالاي الگوريتم اصلاح شده با پرواز لوي و روش مستقيم مبتني بر انرژي كل براي تعيين محل و شدت آسيب، حتي هنگام استفاده از داده هاي آلوده به نوفه مي باشد.

1397/09/10

Modal flexibility-based model updating approach for structural damage prognosis

12/1/2018 12:00:00 AM

In general, the identification of structural damage is defined as the identification of local damage and the identification of global damage. For small and regular structures, local damage detection is very good, but for large and complex structures with limited access for the test, it is difficult to identify the damage with the local identification. Hence, in order to identify the damage in the whole structure, especially the specific and complex structures, a set of vibration-based methods for damage identification is presented. The fundamental idea for vibration based damage identification is that the damage-induced changes in the physical properties (mass, damping, and stiffness) will cause detectable changes in the modal properties (natural frequencies, modal damping, and mode shapes). Also, vibration-based methods can be expressed as inverse model updating methods, and solved with optimization algorithms. In other words, the difference between the recorded data from the monitored structure and the analytical model of the structure need to be minimized. Therefore, at first an objective function consisting of the main structure data and the model data is defined, and then it is minimized using an optimization algorithm for structural damage detection. In this research, two new vibration-based methods are presented to identify the location and severity of damage in the engineering structures. The first method involves modifying the central search operator of the ant lion optimization algorithm with the Levy flight random walk in order to minimize the objective function and solve the damage identification problem. The second method is a direct method based on the total modal energy (modal strain energy and modal kinetic energy), to identify the location and severity of damage in the complex structures. In order to evaluate the proposed methods, damage identification is performed on the three numerical examples including a continuous beam, a two-dimensional truss, and a three-dimensional truss. Also, challenges such as the effect of the number of the vibration modes and the presence of noise in the input data are also investigated on the proposed methods. The results show the high ability of the modified algorithm with levy flight random walk and the direct method based on the total modal energy to determine the location and severity of damage, even when using noise polluted data.