پایان نامه با کلید واژه های استاندارد

پیوسته، دو راه وجود دارد: 1- بیان مودال و 2- توابع گرین برای تحریک ضربهاى. در طریقه دوم، یک تحریک ضربهاى در پاى سازه اعمال شده و پاسخ آن در سایر طبقات محاسبه مىشود (همان پاسخ ضربه). با استفاده از این روش مىتوان انتشار ضربه را در ارتفاع سازه مورد بررسى قرار دارد. اساس این روش بر تئورى انتشار امواج استوار است. استفاده از این روش جهت تشخیص خصوصیات تغییرشکل سازهها در هنگام حرکات گذراى زلزله در دهه گذشته شدت بیشترى یافته است[40].
کوهلر و همکارانش[41] در سال 2007، انتشار امواج را در سازهاى 17 طبقه در انستیتو فنآورى کالیفرنیا مورد بررسى قرار دادند. تودوروسکا و تریفوناک، از جمله محققین هستند که در زمینه بررسى انتشار امواج در سازهها، مطالعات زیادى را انجام داده اند [42, 43]. آنها در سال 2008 با بررسى پاسخ ضربه هتل 7 طبقه ون نایس به تشخیص آسیب در این سازه طى11 زلزله مختلف پرداختند [44]. آنها دو مزیت مهم این روش را نسبت به روشهاى مودال اینگونه بیان مىکنند:
1- از آنجائیکه که زمان انتشار موج بین دو دستگاه ثبت تنها به ویژگیهای محیط بین آنها بستگى داشته، بنابراین مىتواند آسیبهاى محدود و موضعى را به خوبى نمایان سازد، در حالیکه خصوصیات مودال سازه به مشخصات کلى سازه وابسته است.
2- روش انتشار امواج مىتواند فرکانس طبیعى سازه در حالت بستر ثابت را بدست دهد، حال آنکه آنچه از روش مودال تعیین خواهد شد فرکانس سیستم خاک- سازه مىباشد که تغییرات آن نمىتواند کاملاً نشانگر آسیب سازه باشد.
2-11- شناسای‍ی آسیب با استفاده از الگوریتم بهینهیابی
2-11-1- شناسایی آسیب با استفاده از الگوریتم ژنتیک
الگوریتم ژنتیک توسط هالند و دانشجویان او در دانشگاه م‍یش‍یگان در سال 1975 و به انگ‍یزه رس‍یدن به یک الگوریتم قوی برای به‍ینهیاب‍ی پایهریزی شده است. از آنجا که در طب‍یعت فرایند انطباق و بقای نژاد برتر به خوب‍ی و بطور مداوم صورت م‍یگ‍یرد، ایده شب‍یهسازی این فرایند ایجاد و منجر به تعریف الگوریتم ژنتیک شده است. البته امروزه نه تنها فرایند طب‍یع‍ی تکامل اثبات‍ی بر قدرت این روش ژنتیک است بلکه بطور ریاضی و در عمل ن‍یز قدرت این روش در حل مسائل پ‍یچ‍یده به اثبات رس‍یده است. به هم‍ین جهت بطور روزافزون از این روش در تحق‍یقات و پروژههای عمل‍ی استفاده م‍یشود.
در سال 1986 نخستین کاربرد روش ژنتیک در طرح بهینهسازی توسط گلدبرگ انجام شد. او سطح مقطع خرپا را با اعمال محدودیت تنش بهینه کرد و در هر بار پارامترهای جمعیت اولیه را به شکل متفاوت انتخاب کرد. البته کار او از کارایی پایینی برخوردار بود چرا که تحلیلهای زیادی را برای جستجوی پاسخ بهینه لازم داشت[45].
در سال1992 کریشنا مورتی و راجیو به بهینهسازی خرپاهایی پرداختند که در آنها متغیر سطح مقطع به شکل گسسته انتخاب شده بودند و از روش ژنتیکی که توسط گلدبرگ ارائه شده بود برای بهینه سازی آنها بهره گرفتند. آنها مساله برنامهریزی ریاضی را با استفاده از تابع جریمه خارجی به شکل نامقید تبدیل کرده ویک تابع هدف اصلاح شده را برای وزن سازه بدست آوردند. سپس محدودیتهای تنش و تغییر مکان را اعمال نمودند و تنها از عملگرهای تکثیر و پیوند استفاده کردند. جهت تعیین صلاحیت هر طرح تابع هدف اصلاح شده را برای آن طرح از مجموع حداقل و حداکثر مقدار تابع در همان نسل کم کردند و به یک مقدار صلاحیت رسیدند. میزان افزایش میانگین این صلاحیتها در هر نسل متغیر بود زیرا مقدار حداقل و حداکثر تابع هدف اصلاح شده در هر نسل متغیر میباشد. در این روش زمانی فرایند تحقیق خاتمه مییابد که 85 درصد ار طرحهای جمعیت به صلاحیت یکسانی برسند[46].
یکی از روشهای بر پایه الگوریتم ژنتیک را عادلی و چنگ [47] در سال1994 برای بهینهسازی خرپاها بکار بردند. آنها محدودیت تنش، کمانش و تغییر مکان را بر اساس آییننامه آمریکا اعمال نمودند و به کمک تابع وزن و تابع جریمه خارجی مساله را به یک مساله نامقید تبدیل کردند. برای تعیین تابع هدف اصلاح شده مجموع تابع وزن و تابع جریمه مربوط به وزن سازه را بر یک ضریب تقسیم کردند تا سازگاری ابعادی عبارتهای آن برقرار باشد. تعیین دقیق این ضریب به تجربه فراوانی نیاز داشت که این خود از اشکالات روش مذکور بود. در این روش طرحهایی که مقدار صلاحیت شان خیلی کمتر از مقدار متوسط صلاحیت جمعیت میبودند از بین میرفتند و بقیه بر اساس اختلاف با میزان متوسط صلاحیت جمعیت از شانس بیشتری برای باقی ماندن برخوردار میشدند.
در سال1993 ویو و چاو [48] به حل مسائل بهینهسازی شکل خرپاها با استفاده از روش ژنتیک اقدام نمودند. آنها در مساله بهینهسازی متغیرهای اندازه و شکل سازه را به ترتیب به صورت گسسته و پیوسته انتخاب کردند. وارد کردن متغیرهای شکل به عنوان متغیرهای مساله از طرفی سبب افزایش تعداد متغیرها و از طرف دیگر سبب پیچیده شدن مساله میگردد. همچنین ماهیت متفاوت دو نوع متغیر نرخ متفاوتی را در همگرایی بوجود میآورد.
2-11-2- تشخیص آسیب بر اساس سایر روشهای بهینهیابی
در سال 2010 باقری و قدرتی امیری شیوهای جدید بر اساس روش جستجوی مستقیم10 برای محل و کیفیت و شدت آسیب در سازههای صفحهای شکل ارائه دادند. این روش آسیب را در سازه صفحهای به وسیله بهینهیابی تابع هدف منتج از دادههای مودال (صرفا سازه آسیبدیده) شناسایی مینماید. صحت روش ارائه شده توسط یک تیر طره صفحهای شکل با مثال عددی شامل یک یا چند آسیب با شدتهای مختلف بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که برای تشخیص آسیب در سازههای صفحهای این روش قدرتمند و قابل اعتماد میباشد[49].
باقری و قدرتی امیری در سال 2010 با دو روش از روشهای بهینهیابی شامل الگوریتم ژنتیک و اساس الگوی جستجو11 آسیب را در صفحه بدست آوردند. اساس روش بر مبنای بهینهیابی تابع هدف توسط الگوریتم ژنتیک صورت پذیرفت. با بررسی نتایج مشخص گردید که این روش یکی از قابل اعتمادترین و قویترین روشهای موجود برای تشخیص آسیب میباشد[50].
2- 12- تشخیص آسیب بر اساس پردازش سیگنالها
به طور سنتى روشهاى استاندارد پردازش سیگنالها به دو گروه تقسیم مىگردند:
1. پردازش در حوزه زمان
2. پردازش در حوزه فرکانس
اخیراً روشهاى دیگرى از پردازش سیگنالها نیز ایجاد گردیدهاند که البته تئورى و اصول این روشها مربوط به سالها قبل مىشود که امروزه به دلیل پیشرفت کامپیوترها امکان استفاده از آنها ممکن گردیده است. این روشها عبارتند از:
1. پردازش در حوزه زمان- فرکانس
2. پردازش در حوزه زمان- مقیاس
در ادامه مطالعات پیشین پردازش سیگنال (در حوزه زمان و فرکانس) براى شناسایى سیستمها و تشخیص آسیب به طور مختصر آورده شده اند.
2-12-1- پردازش در حوزه زمان
در حوزه زمان یک مطالعه کامل توسط گیبرسون[51] صورت گرفته و او در این مطالعه مهمترین کارهایی که تا آن زمان توسط پیشگامان مهندسى سازه بین سالهاى 1925 تا 1967 انجام شده بود را بررسی کرده و از بین آنها به افرادی چون: بایوت، فری من، کاناى، هادسان، هاوزنر، کافى، پنزین، ایوان، جنینگ، نیومارک، کلاف، روزنبلوس، آممورا، شیباتا و ویلسون اشاره کرده است. دهه 1960 شروع مطالعات ارتعاشات اجبارى در مهندسى سازه مىباشد. کارویوا[52] یک لرزاننده را در بام ساختمان کتابخانه میلیکان قرار داد و مشخصات دینامیکى سازه را استخراج کرد، کار او با اهمیتترین تحقیق در زمینه استخراج مشخصات سازه و تشخیص آسیب با استفاده از اطلاعات ارتعاشى سازه در دهه 60 مىباشد.
از جمله کارهایى که در زمینه تعیین مشخصات سازهها در حوزه زمان صورت گرفت مىتوان به مطالعات صورت گرفته توسط دیستفانو و همکاران[53] اشاره کرد که یک روش شناسایى سازهها و تشخیص آسیب با استفاده از فیلتر کردن و حل عددى توسط روش گوس نیوتن مىباشد. در سال 1978 بک[54] روش مینیمم کردن مودى خود را ارائه کرد که یک روش جدید براى شناسایی سازهها و تشخیص آسیب بود. در سال 1985 بک [55] یک مقایسه بین روشهای تابع انتقال و روش مینیمم کردن مودى براى شناسایى سیستمها و تشخیص آسیب انجام داد و به این نتیجه رسید که براى مدلهاى خطى روش مینیمم کردن مودى روشى بهتر جهت شناسایى سیستم و تشخیص آسیب مىباشد.
در سال 1987 لوح و سوار[56] دو روش براى شناسایى سیستمها ارائه دادند که عبارت بودند از: آنالیز رگرسیون متوالى و الگوریتم فیلتر کردن کالمان. آنها نتیجهگیرى کردند که روش فیلتر کالمان توانمندتر از روشهاى دیگر بوده و مناسب براى کاربردهاى غیرخطى و مسائل تشخیص آسیب مىباشد. یانگ[57] در سال 1996، جول و چوپرا در سال [58]1997، دلالرا و همکاران[59]، سوهن و فرار [60] در سال 2000، بودکس و گولینوال[61] در حوزه زمان اقداماتی را انجام دادند. جیمز برانجان[62] نیز جهت پایش سلامت سازه و تشخیص آسیب سازه، مدلهاى ARMA را بر پاسخ دینامیکى سازه برازش دادند و ضرایب مربوط به این مدلها را بررسى کردند. آنها با مقایسه ضرایب مربوط به مدلها برای حالات مختلف در صورتى که هر تفاوتى مشاهده میکردند یک کلاس جدید ایجاد مىکردند، بدین ترتیب هرگونه تغییر جدید در رفتار سازه شناسایی گردیده و کلاسهاى متفاوتى براى حالتهاى مختلف آسیب ایجاد گردیدند. آنها این روش را بر روى قاب چهار طبقه مرجع IASC-ASCE و پلZ24 و دومین پل ارتباطى مالزى-سنگاپور تست کردند و مشاهده کردند که در تمامى موارد سیستم طبقهبندی کننده قادر به تشخیص هر تغییر سازهاى بوده و کلاسهای متفاوتى را براى حالتهاى مختلف سازهاى ایجاد کرده است.
برخى مانند فنینگ و کاردن[63] میانگین و واریانس باقیماندههاى مدلAR را براى معیار تشخیص آسیب بکار بردند. عدهاى مانند سوهن و فرار[64] و همچنین ماتسون و پندیت [65] انحراف معیار باقیماندههاى مدلAR-ARX را براى تشخیص آسیب به کار بردند. نیر و همکاران[66] نیز فقط با استفاده از ضرایب مربوط به سه جمله اول مدل AR یک شاخص تشخیص آسیب ایجاد کردند.
در سالهاى اخیر تشخیص آسیب سازهها در حوزه زمان تمرکز در به روز کردن مدلها دارد. این روشها نیز به دو دسته قابل آموزش و غیر قابل آموزش طبقهبندى مىشوند. به همین منظور کاربرد شبکههاى عصبى در این زمینه رواج یافته است [3, 6, 9]. یک بخش مهم دیگر در حوزه زمان تجزیه مود تجربى (EMD) مىباشد.
برای پردازش سیگنالها از تبدیلات استفاده میگردد. (مدلهاى خانوادهARMA ) علیرغم آنکه دادههاى فیزیکى ثبت شده عموما در حوزه زمان و یا مکان بودهاند، جهت شناسایی ناشناختههاى موجود در آنها، محققین تلاش نمودهاند تا با تبدیل آنها به فضاهای دیگر نظیر فرکانسى، رموز موجود در آنها را آشکار سازند. به همین دلیل روشهاى پردازش متنوعى در حوزه فرکانس پدیدار گشتهاند. اما از آنجاییکه تبدیل به حوزه فرکانس سبب از دست رفتن برخى از خصوصیات سیگنالها مىگردد، در 5 دهه گذشته رویکرد تحلیل همزمان زمان و فرکانس مورد توجه قرارگرفته و به همین جهت پیشرفتهاى قابل توجهى نیز در این حاصل شده است. اگرچه تحلیلهاى زمان- فرکانس دارای قابلیتهاى زیادى در زمینه پردازش انواع سیگنالها میباشند، اما بدیهى است روشى که بطور مستقیم در حوزه زمان بتواند خواستههاى مورد نیاز را برآورده نماید، بسیار مطلوب خواهد بود. در مورد مدلهایARMA ، سه مسئله را باید در نظر داشت؛ 1- وجود پارامترهای اضافه. 2- برقراری رابطه علیت. 3- یکتا بودن و وارون پذیر بودن.
یکى از روشهاى متداول در ریاضیات جهت توصیف پدیدههاى فیزیکی و پیشبینى رفتار آینده آنها، استفاده از روشهاى رگرسیون است. با استفاده از این روشها، الگوی موجود در دادهها شناسایى شده و رفتار آینده آنها

مطلب مرتبط با این موضوع :  پایان نامه با کلید واژه هایسلسله مراتب، قرن نوزدهم، نرم افزار

دیدگاهتان را بنویسید