توسعه روشی دو مرحله‌ای بر مبنای الگوریتم‌های بهینه‌یابی و روش‌های محاسباتی هوشمند در تشخیص خرابی سازه‌ها

آنالیز سازه - زلزله

دوره 20، شماره 1، خرداد 1402، صفحه 73-90   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/civil.2023.701860

نویسندگان

بهروز صفا؛ اصغر رسولی^* ؛ یحیی نصیرا

گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

چکیده

از میان روش­های بی­شماری که تا به حال در زمینه تشخیص آسیب سازه­ها پیشنهاد شده­اند، روش به‌روزرسانی مدل اجزای محدودی محبوبیت زیادی داشته است. با این وجود، دقت و کارایی این روش در صورت افزایش تعداد متغیرهای مسئله به شدت افت می‌کند و این در مواجهه با سازه­های بزرگ با تعداد المان­های زیاد، مسئله‌ساز است. در این پژوهش روشی دو مرحله­ای پیشنهاد می­گردد که قادر است با شناسایی اعضای سازه­ای آسیب دیده به کمک یک شاخص آسیب مبتنی بر انرژی کرنشی استاتیکی در گام اول، سایز مسئله تشخیص آسیب مورد معرفی به مدل به­روزشونده را به طور قابل ملاحظه­ای کاهش دهد. بنابراین، تنها تعداد معدودی متغیر به گام دوم که شامل یک فرآیند به­روزرسانی مدل اجزامحدودی است معرفی می‌شوند. این گام دوم در واقع متشکل از یک فرآیند تکراری به­روزرسانی مدل است که از یک تابع هدف جدید و حساس به آسیب برای تشخیص شدت آسیب در المان­هایی که در گام قبلی شناسایی شده بودند استفاده می­کند. همچنین، از یک بهینه‌یاب فراکاوشی به نام بهینه­یاب تعادلی به منظور تعیین مقدار متغیرهای مجهول مسئله، که همان مقادیر آسیب‌دیدگی المان­های معرفی شده توسط گام اول هستند، استفاده می‌شود. روش پیشنهادی همچنین بر روی تعدادی نمونه عددی نیز تست شده است تا کارایی روش در حضور عوامل مزاحم خارجی مانند نویزهای اندازه­گیری نیز بررسی گردد. یک مطالعه مقایسه­ای برای قیاس نتایج انجام شده است. طبق نتایج، روش پیشنهادی قادر به تشخیص محل و شدت آسیب در سازه­های مختلف است و نویزهای اندازه‌گیری و اطلاعات مودال فقط از چند مود ارتعاشی اول تاثیر چندانی بر دقت نتایج ندارند. یک مطالعه آزمایشگاهی نیز انجام شده است تا کارایی و دقت روش پیشنهادی در سازه­های واقعی نیز دیده شود، که طبق نتایج آن، روش به خوبی قادر به تشخیص آسیب بوده است.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم بهینه‌یابی؛ روش‌های محاسباتی هوشمند؛ تشخیص خرابی سازه

مراجع