23272

سازه‌هاي هوشمند با روش همگام‌سازي و كنترل سازه‌اي

دكتري

سازه

94

1399/11/19

دكتر فريدون اميني

دكتر پدرام قادري

عمران

هدف اصلي اين مطالعه توسعه يك سازه هوشمند است. سازه مورد نظر قادر به شناسايي محل، نوع و مقدار خسارات در هنگام زلزله بوده و بر اين اساس نيروهاي كنترلي مورد نياز براي جبران اثرات ناشي از آسيب‌ها و كنترل پاسخ‌هاي ديناميكي سازه را تعيين كرده و آن‌ها را با استفاده از تجهيزات كنترل نيمه فعال به سازه اعمال مي‌نمايد. براي اين منظور، الگوريتم يكپارچه پايش سلامت و كنترل ارتعاش براي انجام شناسايي سيستم، تشخيص آسيب و كاهش پاسخ‌هاي ديناميكي ارائه شده است. براي پايش سلامت سازه و شناسايي آسيب‌هاي سازه‌اي، روش نويني بر مبناي تئوري همگام‌سازي توسعه داده شده است. عملكرد روش شناسايي آسيب پيشنهادي در مثال‌هاي متنوعي مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه روش شناسايي آسيب پيشنهادي در تمامي الگوهاي خرابي در نظر گرفته شده و همچنين تحت اثر تمامي ركوردهاي زلزله مورد استفاده براي هر دو سازه برشي خطي مورد بررسي (3 و 10 طبقه) از دقت و سرعت بالايي در شناسايي نوع، مكان و ميزان آسيب‌ها برخوردار مي‌باشد. در حالت عدم وجود اطلاعات دقيق از مقادير اوليه پارامترهاي سازه‌اي نيز، اين روش قادر به شناسايي پارامترهاي سازه در ثانيه‌هاي ابتدايي ركورد زلزله مي‌باشد. براي كنترل سازه نيز با تعريف شاخص خسارت و شاخص نرخ خسارت و بهره‌گيري از كنترل‌گر فازي، ميزان نيروهاي كنترلي مورد نياز محاسبه و از طريق ﺗﺠﻬﻴﺰات ﻛﻨﺘﺮل ﻧﻴﻤﻪ ﻓﻌﺎل نصب شده در سازه به آن اعمال مي‌گردند. براي الگوريتم يكپارچه پيشنهادي نيز نتايج نشان مي‌دهند كه در تمامي الگوهاي خرابي در نظر گرفته شده و همچنين تحت اثر تمامي ركوردهاي زلزله مورد استفاده، از دقت و سرعت بالايي در شناسايي نوع، مكان و ميزان آسيب‌ها برخوردار بوده و قادر به كاهش مؤثر پاسخ‌هاي جابجايي سازه و مقادير حداكثر پاسخ‌هاي ديناميكي سازه در هنگام زلزله مي‌باشد. از طرفي انرژي مصرفي در الگوريتم يكپارچه پيشنهادي به ويژه از نظر شدت جريان مصرفي به ميزان قابل ملاحظه‌اي كمتر از روش‌هاي متداول كنترل نيمه فعال تنها مي‌باشد.

1399/12/04

Smart Structures by Synchronization and structural control

2/7/2021 12:00:00 AM

The main purpose of this study is to develop a smart structure with the capability of detecting structural damages satisfactorily and applying suitable control forces to compensate for the occurred damages and mitigate the dynamic responses of the structure. For this purpose, an integrated structural health monitoring and vibration control algorithm is proposed to perform system identification, damage detection, and to mitigate the dynamic responses of the structure. For structural health monitoring and damage detection, a new synchronization-based method is developed. The performance of the proposed method is evaluated through several numerical examples. The results demonstrate that in all of the considered damage patterns, for both of the studied structures subjected to all of the selected earthquake records, the proposed synchronization based damage detection method identifies the quantities and locations of predefined damages with high accuracy in real-time. In the absence of accurate information of the initial values of structural parameters, the proposed method is capable of identifying structural parameters in the first seconds of the earthquake record. For control of the structure, by defining the damage index and the damage rate index and using a fuzzy logic controller, the required control forces are determined and applied to the structure through installed semi-active control devices. The results demonstrate that the proposed integrated damage detection and vibration control algorithm identifies structural damages satisfactorily in real-time and effectively mitigates the peak dynamic responses of the structure subjected to all of the selected earthquake records. On the other hand, the energy consumption in the proposed integrated algorithm, especially in terms of current intensity, is significantly less than conventional semi-active control methods.

پايش سلامت سازه , شناسايي لحظه‌اي آسيب , كنترل نيمه فعال , روش همگام‌سازي , سازه هوشمند

Structural health monitoring , Online damage detection , Semi-active control , Synchronization method , Smart structure