21105

۲۱۱۰۵

شناسايي و تعيين مقدار آسيب سازه ها با استفاده از روش بروزرساني مدل مبتني بر انعطاف پذيري و انرژي كرنشي مودال

كارشناسي ارشد

مهندسي زلزله

۱۳۹۸/۶/۵

دكتر غلامرضا قدرتي اميري

عمران

چكيده عمده سا ههاي مهندسي ساخاه شده نوس بشر نحت اار عواملي نظير لزله دچاي سي ميشوند. به طويي كه نوجه به امر شنناسنايي مكان ي شند سي هاي يخ داده دي ايد قنيل ا سا هها امري ضرييي ي حياني اسنت. بديد جهت دي دهههاي اخير پژيهشنرران ييبهاي م الدي يا جهت شنناسنايي سني دي سنا هها م رفي نمودند. دي ايد ميان يك مجموعه ييب كايبردي ي مهم كه قادي است دي سا ههاي مهندسي به دليل بزيگي پيچيده بودن ي نيز دسنارسي محديد براي انجام مايشهاي محلي اقدام به شناسايي محل ي شد سني نمايد ييبهاي شنناسنايي سني مناني بر اطالعا ديناميكي بدسنت مده ا سنا هها است. ايده اسناسي ايد ييبها ايد است كه هرگونه نغيير دي مش صا فيزيكي سا ه قجرم ميرايي ي س اي( منجربه نغيير دي پايمارهاي مودام سننا ه قفركان شننكل مودي ي ميرايي مودام( خواهد شنند. ييبهاي مناني بر بري يسننناني مندم اجزاد محنديد دسنننانهاي ا ايد ييبهنا اسنننت كه دي ن اخاالف بيد ناايج نحليلي ي اندا هگيريشنده بر پايه اصنالح خصنوصنيا مدم نحليلي نظير جرم سن اي ي ميرايي با حل ا طري يك مسئلهي بهينهيابي به حداقل مييسد. به عناي ديرر ن ريم نابع هدف مش كردن پايامارهايي كه بري ميشنوند ي انا اب نوع الروييام بهينهياب جهت حل مسنئلهي شنناسنايي سني به عنوان يك مسنئلهي م كوس با اساداده ا ييب بهينهسا ي ا جمله مهمنريد عوامل ناايرگذاي دي ايد ييبها ميباشد. دي ايد پاياننامه دي نابع هدف جديد بر اسناس اخاالف مش صا سا هي سي ديده ي مدم نحليلي مناني بر ييب بري يسنناني مدم اجزاد محديد ايائه شننده اسننت. جهت يافاد مكان ي شنند سنني دي سننا ههاي مهندسي مويد مطال ه نيز مسئلهي شناسايي سي بصوي يك مسئلهي بهينهيابي مطرح شده كه براي حل ن ا الروييام بهينهياب شن له-شناپرك اسناداده شنده اسنت. دي ييب ايم يك نابع هدف مناني بر انرژي كرنشني اسناانيكي ي مانري نرمي ن ميميافاه براي شنناسايي محل ي ميزان سي دي سا هها م رفي شده است. دي ييب ديم نيز يك نابع هدف براساس نركي انرژي كرنشي مودام ي فركان طني ي مودام پيشنهاد شنده اسنت. به منظوي اي يابي ييبهاي ايائه شنده براي هر كدام ا نها 4 ميام عددي شنامل خرپاي دي ب دي 89 ي 25 عضنوي خرپاي سنه ب دي 25 عضنوي قاب خمشي مسط 29 ي 21 عضوي قاب خمشي فضنايي 80 عضوي ي قاب برشي 80 ي 85 طن ه ايائه گرديده است. همچنيد جهت نشان دادن قابليت باالي ييبهاي مذكوي چالشهايي نظير اار ن داد مودهاي اين اشني اسناداده شنده دي شناسايي سي سا هها ي نااير نوفه نصادفي بر ييي ناايج شناسايي سي دي نظر گرفاه شده است. واژههاي كليدي: شنناسايي سي ، بري يساني مدم اجزاد محديد الروييام بهينهياب ش له-شاپرك انرژي كرنشي مودام مانري نرمي ن ميم يافاه فركان طني ي.

1398/07/09

ُُStructural damage detection using model updating method based on modal flexibility and modal strain energy

8/26/2020 12:00:00 AM

Abstract: Major engineering constructions which are made by humans are damaged by factors such as earthquakes. Therefore, it is necessary and vital to pay attention to the damage localization and quantification occurring in these structures. For this reason, many researchers have introduced various structural damage detection methods in recent decades. In this regard, a set of practical and important methods that can be used in engineering structures due to its large size, complexity, and restricted access to local experiments tend to identify the location and extent of damage are damage detection methods based on the obtained dynamical data of structures. The basic idea behind these methods is that any change in the physical properties of the structure (mass, attenuation, and stiffness) will lead to changes in structural modal parameters (frequency, modal shape, and modal damping). The methods which are based on finite element model updating are group of methods in which the difference between the analytical and measured results depend on modifying analytical model properties such as mass, stiffness and damping by solving as an optimization problem. In other words, defining the objective function, determine parameters which are updated, and selecting the type of optimization algorithm to solve damage identification problem as an inverse problem using optimization approach are the most effective factors in these methods. In this thesis, two new objective functions based on differences between damaged structure and analytical model depending on finite element model updating have been presented. In order to find the location and severity of damage in the numerical studies, the problem of identifying damage is proposed as an optimization problem. Moreover, to solve the problem, the MothFlame Optimization (MFO) algorithm is used. In the first method, an objective function based on Static Strain Energy (SSE) and Generalized Flexibility Matrix (GFM) is introduced in order to determining the location and extent of damage in structures. In the second method, an objective function based on the combination of modal strain energy and natural frequency is proposed. To evaluate the proposed methods, for each method four different test examples including 13 and 25 bars planar truss, 23 and 28 elements plane frame, 16 elements spatial frame, 10 and 15 story shear frame are investigated. Furthermore, numerous challenges including the effect of number of vibrating modes used for identifying damage and random noise effect in results of damage detection in order that they indicate capability of abovementioned proposed methods are taken into consideration. Keywords: Damage detection, Finite element model updating, Moth-falame optimization algorithm, Modal strain energy, Generalized flexibility matrix, Natural frequency.