-
شماره ركورد
31572
-
پديد آورنده
فاطمه منصوري هانيس
-
عنوان
تشخيص آسيب در سازه ها با استفاده از يادگيري ماشين به روش نيمهنظارت شده
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - زلزله
-
سال تحصيل
1401
-
تاريخ دفاع
1403/06/11
-
استاد راهنما
دكتر غلامرضا قدرتي اميري
-
استاد مشاور
دكتر احسان درويشان
-
دانشكده
مهندسي عمران
-
چكيده
پايش سلامت سازه ها يك حوزه مهم تحقيقاتي در مهندسي است كه هدف آن تشخيص آسيب، مكان يابي آسيب، بررسي شدت آسيب در سازههاي عمراني و زيرساختها مانند ساختمانهاي بلند، پلها و سدها و ... و در نهايت تخمين عمر مفيد باقي مانده سازه مي باشد. استفاده از تكنيك هاي مبتني بر داده و يادگيري ماشين يكي از زمينه هاي پركاربرد و كارآمد در پايش سلامت سازه ها است. امروزه استفاده از الگوريتم هاي نيمهنظارتشده يادگيري ماشين به جهت كاهش نياز به حجم بالاي دادههاي داراي برچسب كه تهيه آنها هزينه بر، زمان بر و بعضا غيرممكن است و همچنين دقت بالاي پيش بيني آنها در پژوهش هاي مختلف به ويژه پايش سلامت سازه ها متداول شده است. در اين پژوهش به ارائه يك روش جديد و كارآمد با به كارگيري يك الگوريتم يادگيري ماشين نيمهنظارتشده مبتني بر گراف به نام سازگاري محلي و كلي كه براي نخستين بار در امر پايش سلامت سازه استفاده ميشود و الگوريتم نظارتشده جنگل تصادفي كه نوعي الگوريتم يادگيري گروهي است، براي تشخيص آسيب در سازه ها پرداخته شده است. صحتسنجي روش پيشنهادي با تشخيص آسيب در يك مدل پل عددي در دانشگاه فلوريدا، يك مدل آزمايشگاهي شبيه ساز جايگاه تماشاچي استاديوم در آزمايشگاه دانشگاه قطر و پل كابلي يانگ چين صورت گرفته است و نتايج نشاندهنده دقت پيشبيني بالاي اين روش (از 88% در مدل آزمايشگاهي دانشگاه قطر تا 100% پل يانگ چين) در تشخيص صحيح وضعيت آسيب در اين سازهها است. پاسخ هاي شتاب جمعآوريشده از سيستم پايش سلامت نصبشده بر اين سازهها براي پيش بيني وجود آسيب و مكان يابي آن به كار گرفته شده است. ابتدا فرآيند استخراج ويژگي در حوزه زمان و حوزه فركانس توسط تبديل فوريه سريع از دادههاي خام انجام شد، در مرحله بعد الگوريتم يادگيري ماشين نيمهنظارتشده سازگاري محلي و كلي با تعداد محدودي از داده هاي برچسبدار و تعداد زيادي از داده هاي فاقد برچسب آموزش داده شد تا بتواند داده هاي فاقد برچسب را برچسب گذاري كند. در ادامه عملكرد الگوريتم نيمهنظارتشده، توسط الگوريتم طبقه بند نظارتشده جنگل تصادفي ارزيابي شد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/09/03
-
عنوان به انگليسي
Damage Detection of Structures Using Semi-Supervised Machine Learning
-
تاريخ بهره برداري
9/1/2025 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه منصوري هانيس
-
چكيده به لاتين
Structural health monitoring is a significant research field in engineering, aiming to detect damage, locate it, assess its severity in civil structures and infrastructure such as high-rise buildings, bridges, dams, and more, and ultimately estimate the remaining useful life of the structure. Data-driven and machine learning-based techniques are widely used and efficient fields in structural health monitoring. Nowadays, the use of semi-supervised machine learning algorithms has become common in research, particularly in structural health monitoring, due to their ability to reduce the need for large volumes of labeled data, which is costly, time-consuming, and sometimes impossible to obtain, as well as their high prediction accuracy.
In this research, a novel and efficient method is presented using a semi-supervised graph-based machine learning algorithm called Local and Global Consistency (LGC), applied for the first time in structural health monitoring, alongside a supervised algorithm called Random Forest, which is a type of ensemble learning algorithm, to detect damage in structures. The proposed method is validated by detecting damage in a numerical bridge model at the University of Florida, a laboratory model simulating a stadium grandstand at the Qatar University laboratory, and the Yonghe River cable-stayed bridge in China. The results indicate the high prediction accuracy of this method (ranging from 88% in the Qatar University laboratory model to 100% in the Yangtze bridge) in detecting damage conditions in these structures.
Acceleration responses collected from the health monitoring systems installed on these structures were used to predict the presence and location of damage. First, the feature extraction process was performed in both the time and frequency domains using Fast Fourier Transform (FFT) from the raw data. In the next step, the semi-supervised machine learning algorithm LGC was trained with a limited number of labeled data and a large amount of unlabeled data to label the unlabeled data. Finally, the performance of the semi-supervised algorithm was evaluated by the supervised Random Forest classifier algorithm.
-
كليدواژه هاي فارسي
پايش سلامت سازه ها , تشخيص آسيب , يادگيري ماشين , يادگيري نيمهنظارتشده , يادگيري با سازگاري محلي و كلي , الگوريتم جنگل تصادفي , تبديل فوريه سريع
-
كليدواژه هاي لاتين
Structural Health Monitoring (SHM) , Damage Detection , Machine Learning (ML) , Semi-Supervised Learning (SSL) , Learning with Local and Global Consistency (LGC) , Random Forest , Fast Fourier Transform (FFT)
-
Author
Fateme Mansouri Hanis
-
SuperVisor
Dr. Gholamreza Ghodrati Amiri
-
لينک به اين مدرک :