22721

شناسايي محل و شدت آسيب در سازه‌ها به كمك روش‌هاي ارتعاشي با در نظر داشتن خطاهاي مدل‌سازي

كارشناسي ارشد

سازه

1396

1399/06/26

پروفسور غلامرضا قدرتي اميري

دكتر سيدعلي سيدرزاقي

عمران

مسئله‌ي شناسايي محل و تعيين شدت آسيب‌هاي احتمالي، بخش مهمي از يك طرح سلامت‌سنجي سازه‌اي است كه مي‌تواند اطلاعات ارزشمندي براي ايجاد طرح‌هاي ترميم و نوسازي در اختيار مهندسين سازه قرار دهد. تشخيص زودهنگام آسيب در سازه‌هاي مهندسي، نه‌تنها از بروز وقايع جبران‌ناپذير و از دست رفتن جان انسان‌ها به خاطر شكست‌هاي غير‌منتظره جلوگيري به عمل مي‌آورد، بلكه هزينه‌هاي نگهداري از سازه‌ها را به طرز چشم‌گيري كاهش مي‌دهد؛ بنابراين يكي از مهم‌ترين شاخه‌هاي مرتبط با نگهداري سازه‌ها در زمينه‌ي مهندسي سازه، پايش سلامتي سازه است. در اين پايان‌نامه يك روش تشخيص آسيب مبتني بر ارتعاش كارآمد با تعريف مسئله تشخيص آسيب به‌صورت يك مسئله معكوس و به‌روزرساني مدل، ارائه‌شده است. با استفاده از اشكال مودي وزن‌دار شده با فركانس‌هاي طبيعي سيستم يك تابع هدف حساس به آسيب سازه‌اي پيشنهاد مي‌شود و براي فرايند بهينه‌يابي مسئله، يك الگوريتم بهينه‌يابي جديد كه تركيب الگوريتم‌هاي بهينه‌يابي گرگ خاكستري و الگوريتم جستجوي ممنوعه است، معرفي و در تشخيص آسيب سازه‌هاي مختلف به كار گرفته مي‌شود. با در نظر گرفتن چندين مثال عددي و سازه عمراني شامل يك تير دوبعدي ساده، يك خرپاي دوبعدي، يك قاب فضايي، و يك تير طره تحت شرايط مختلف، كارايي روش پيشنهادي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، دقت، درستي و نرخ همگرايي الگوريتم تركيبي ارائه‌شده با سه الگوريتم بهينه‌يابي معروف ازدحام ذرات، الگوريتم ژنتيك، و الگوريتم گرگ خاكستري در برخورد با مسائل «بدحالت » مقايسه شده است. نتايج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده توانايي و كارايي روش پيشنهادي در شناسايي محل و تعيين شدت آسيب‌هاي موجود در سازه‌هاي عمراني چه در شرايط ايده‌آل و چه در حالتي كه اطلاعات مودال سازه به دلايل مختلف داراي نوفه مي‌باشند، است. واژه‌هاي كليدي: روش‌هاي تشخيص آسيب مبتني بر ارتعاش- پايش سلامت سازه- به‌روزرساني مدل-الگوريتم بهينه‌يابي GWO-TS

1399/07/26

Vibration-based structural damage localization and quantification considering modeling errors

9/17/2021 12:00:00 AM

Identifying the location and the severity of potential damages is the main part of the Structural Health Monitoring (SHM) program which can return valuable information to design rehabilitation plans. Early damage detection in civil structures not only prevents unexpected failures, but also it can dramatically decrease maintenance costs. Consequently, one of the most significant subjects related to the maintenance of structures in the field of structural engineering is the structural health monitoring. In this study an efficient vibration-based damage detection method is proposed by defining the problem as an inverse model updating problem. Using frequency-wise weighted mode shapes, a new damage-sensitive objective function is proposed and a novel optimization algorithm, which is a hybrid version of the Grey Wolf Optimizer and Tabu Search algorithms –called GWO-TS algorithm, is introduced and used to solve the damage detection problem. Several numerical examples, containing a 2D simple beam, a planar truss, a spatial frame, and a cantilever beam, are studied to evaluate the performance of the proposed method under different conditions. Moreover, the precision, accuracy and convergence rate of the proposed GWO-TS algorithm is compared with three other optimization algorithms (e.g., GWO, GA, and PSO) to assess its performance in dealing with highly ill-posed problems. The obtained results demonstrate that the proposed method is capable of damage localization and quantification in various civil structures either ideal or noisy input data is fed.