21107

۲۱۱۰۷

تشخيص آسيب در سازه ها بر اساس پارامترهاي ديناميكي وابسته به اشكال مودي با استفاده از الگوريتم هاي بهينه سازي فراابتكاري

كارشناسي ارشد

زلزله

۱۳۹۷/۱۲/۵

دكتر قدرتي اميري

عمران

چكيده سالها از ساخت اغلب بناهاي مهم و حياتي تمدن بشر كه هنوز در حال بهره برداري مي باشند گذشته است و اين سازه ها به دليل عوامل گوناگون دچار آسيب هايي شده اند كه بعضا قابل روئيت نيستند و عدم توجه به آنها مي تواند خسارات مالي و جاني زيادي را به وجود آورد. لذا لزوم بقا و نگهداري سازه ها موجب پيدايش شاخه اي در علوم مهندسي عمران در چند دهه اخير شده است كه به كنترل و پايش سالمت سازه مرسوم است. بر اساس اصول مهندسي، هر سازه داراي ويژگي هايي است كه بعضي از آنها ذاتي و برخي 1 ها غير ذاتي مي باشند. خواص ذاتي سازه شامل جرم، سختي و ميرايي مي باشد، لذا در صورت تغيير در سختي سازه، خواص ديناميكي آن نيز دچار تغيير مي شوند. لذا قابل استنباط است كه وقتي يك عضو از سازه دچار آسيب شود، سختي آن عضو كاهش يافته، خواص ديناميكي آن دگرگون شده و به تبع آن پارامترهاي مودال ( آن عضو تغيير ميكند. بر همين 5 و انرژي كرنشي مودال 3 ،ماتريس نرمي4 ، شكل مودها 2( فركانس طبيعي اساس مشاهده اختالف بين مشخصات مودال سازه سالم و آسيب ديده قدم مناسبي است براي اثبات وجود آسيب در آن سازه. مبناي روش پيشنهادي در اين مطالعه تاثير آسيب در كاهش سختي المان هاي سازه است. اين تغيير در سختي موجب تغيير در اندازه پارامترهاي شكل هاي مودي و انرژي كرنشي مودال آن سازه مي شود. لذا با جديد با نام الگوريتم 6 استفاده از تابع هدفي متشكل از اين دو پارامتر و با به كار گيري يك الگوريتم فراابتكاري سينوس كسينوس7 ،مدلي كارآمد براي شناسايي آسيب در سازه ها معرفي شده است. در نهايت كارايي روش پيشنهادي بر روي سه سازه صفحه اي مدلسازي شده مختلف شامل خرپا، قاب خمشي و قاب برشي راستي آزمايي مي شود. نتايج همگي حاكي از موفقيت روش پيشنهادي در شناسايي محل و شدت آسيب در سازه ها مي باشند. در روش پيشنهادي شناسايي آسيب ها با استفاده از اطالعات مود اول و سه مود سازه و با نهايتا 1 درصد خطا به خوبي انجام شد. كارايي تركيب اين دو پارامتر براي شناسايي دقيق آسيب هاي سازه اي اثبات مي شود. در ضمن مشاهده شد كه روش پيشنهادي با سهولت بيشتري مي تواند آسيب در قاب برشي را شناسايي كند و حتي در اين امر موفق به شناسايي 5 آسيب همزمان در اين سازه با تعداد جمعيت و تكرار به 1 Structural health monitoring 2 Natural frequency 3 Mode shapes 4 Flexibility matrix 5 Modal strain enrgy 6 meta-heuristic optimization algorithm 7 sine cosine algorithm ط ترتيب 150 و 1500 در الگوريتم بهينه سازي شد و البته هرچه تعداد المان هاي آسيب ديده كمتر باشد، دقت شناسايي باالتر مي رود. همچنين در خرپا و قاب خمشي نيز كه سازه هاي پيچيده تري نسبت به قاب برشي هستند توانست آسيب در 4 المان را با دقت بسيار خوبي با تعداد جمعيت و تكرار به ترتيب 150 و 1500 در الگوريتم بهينه سازي، شناسايي كند. اما آنچه واضح بود قدرت و سرعت بيشتر روش پيشنهادي در شناسايي آسيب در قاب برشي بود. واژههاي كليدي: تشخيص آسيب، بهروزرساني مدل، بهينهساز فرا ابتكاري، شكل مودي، انرژي كرنشي مودال، الگوريتم بهينه يابي سينوس كسينوس

1398/07/17

Damage detection in structures based on mode shapes dependent dynamic parameters using meta-heuristic optimization algorithm

2/24/2019 12:00:00 AM

Abstract: all structures during their life experience various circumstances, which may lead to numerous damages under these situations. Hence, the investigation of damage in structures has been a very important exploration subject in recent years. This study presents a new and efficient damage detection method for civil structures. The purpose of this study was to determine the location and severity of damage using model updating methods. In this research, by citing the effects of structural damage on dynamic parameter such as mode shapes and modal strain energy and combination of them in a cost function and using a new optimization-algorithm which is called SCA, tried to determine the location and severity of damage in different structures. in fact, to identify damage localization and quantification, the proposed method is defining damage detection problem as an inverse problem. It is shown that this method is a useful model for Identification of damage in structures. In the optimization algorithm of the main topic, the use of an appropriate target function is needed to better and faster convergence of the answer. Also, the noise in input data is also a serious challenge to this discussion. To minimize the problem, as well as better convergence. Finally, the proposed method of numerical examples and numerical modeling by finite element method will be used to illustrate the efficiency of the proposed method. Keywords: Damage detection, Model updating, Metaheuristic optimization