پایان نامه با کلید واژه های اطلاعات مربوط

اثرات این عوامل درنظر گرفته شده و تغییراتى که در پاسخ به سبب این آسیبها ایجاد مىگردد از این عوامل مجزا گردد.
از آن جا که رخداد آسیب در سازه سبب ایجاد تغییر ماندگار در فرکانس سازه مىشود، بنابراین بررسى فرکانسهاى طبیعى و سایر خواص مودى سازه در حین ارتعاشات محیطی ابزار مفیدى براى تشخیص آسیب مىباشد. حال با توجه به اینکه در بسیارى از مناطق لرزهخیز جهان زلزله از اصلیترین چالشها در طراحى سازهها مىباشد و عمده خسارات وارد بر سازهها علاوه بر سایر عوامل محیطی ناشى از این پدیده طبیعى است، بهرهگیری از این موضوع میتواند مفید باشد. با بررسى فرکانسها و سایر مشخصات مودى سازه در حین زلزله، تعیین مکان و مقدار آسیب در سازه ممکن خواهد شد.
لازم به ذکر است در روشهای مبتنی بر دادههای استاتیکی با اطلاعات بسیار کمی میتوان آسیب را در سازه با دقت قابل قبولی تشخیص داد لذا اینگونه روشها مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. به طور مثال در روشهای استاتیکی با داشتن تغییرمکان یا کرنش، شناسایی آسیب در سازه میسر است. در تحلیل استاتیکی تغییرات در ماتریس سختی میتواند نشان دهنده رخداد آسیب در سازه باشد.
1-4- هدف و گستره رساله حاضر
به طور اجمال حدود دو دهه از شروع بررس‍ی و تحق‍یقات انجام شده در خصوص آشکارسازی آسیب به وس‍یله بررس‍ی مشخصات سازههای پل و تغییرات آن نظیر سختی، جرم و شکل مودی م‍یگذرد. لازم به ذکر است که تخریب ناگهان‍ی چند نمونه از این سازهها در نقاط مختلف انگ‍یزهای قوی برای شروع این مطالعات بوده است. به این ترت‍یب شناخت آسیب احتمال‍ی، مکانیاب‍ی آن و ارائه راه حل برای جلوگیری از حوادث مشابه از موضوعات‍ی است که امروزه در جهان در دامنه وس‍یع‍ی در حال تحق‍یق بوده و ضرورت پرداختن به آن به وضوح روشن است.
با علم به آنکه آسیب ایجاد تغییر دائم در مشخصات سازه از جمله سختى، مقاومت، خصوصیات دینامیکى و یا کاهش سطح عملکرد سازه نسبت به حالت اولیه آن مىباشد، ادبیات موضوعی موجود در زمینه تشخیص آسیب در سازه پل بررسی و مقالات موجود ارائه و بررسی گردیده است. در این راستا با توجه به آنکه هر گروه از محققان توسط روشی خاص به تشخیص یا تخمین آسیب پرداختهاند لذا در بررسی این اقدامات یک تقسیم بندی براساس روش صورت گرفته است. باتوجه به اینکه مقدار آسیب نیز از اهمیت خاصی برخوردار است، به نظر میرسد برآورد مقدار آسیب بر اساس دادهها (دادههای استاتیکی و دینامیکی) میتواند اهمیت فراوانی داشته باشد. لازم به ذکر است که در استفاده از اطلاعات استاتیکی، تعداد پارامترهای تاثیرگذار کاهش یافته لذا خطاها کاهش مییابد.
در سایر مطالعات همانگونه که در بخش تاریخچه به آنها اشاره خواهد شد، به طور عمده بر اساس دادههای دینامیکی سازه، موقعیت و مقدار آسیب تشخیص داده شده است که در اینگونه محاسبات به اطلاعات و پارامترهای بیشتری مانند فرکانس، شکل مودی، جرم و سختی برای شبیهسازی سازه و رفتار آن نیاز است. همچنین میتوان گفت در هر بار بایستی تحلیل مودال مجدد صورت پذیرد که گاهی زمان بیشتری میطلبد. اثرات و مقدار نوفه نیز در این تحلیلها تاثیر بیشتری دارند. بنابراین تشخیص آسیب بر پایه دادههای استاتیکی در کنار دادههای دینامیکی استفاده شده است.
با توجه به موارد ذکر شده هدف اصلی در این پایاننامه، ارائه روشی برای آشکارسازی آسیب در سازه پل فولادی بر اساس یک مسئله بهینهیابی با استفاده از نتایج اطلاعات استاتیکی و همچنین دینامیکی در نظر گرفته شده است.
هنگامیکه م‍یخواه‍یم برخ‍ی کم‍یتهای ف‍یزیک‍ی مثل آسیبهای اعضای سازهای را برآورد کن‍یم ول‍ی امکان اندازهگیری مستق‍یم آنها وجود ندارد، با بکارگیری روش معکوس از طریق کم‍یتهای دیگر که قابل اندازهگیری هستند، مقدار این کم‍یتها محاسبه میشود. م‍یتوان گفت که مسائل معکوس م‍یتوانند از طریق اطلاعات مربوط به نتایج آزمایشهایی که روی س‍یستمهای سازهای انجام م‍یگ‍یرد، اینگونه س‍یستمها را که دارای خواص مواد و شرایط مرزی نامعلوم هستند را شناسایی کنند. لذا آنال‍یز معکوس معمولاً به عنوان تکنیک‍ی تعریف م‍یشود که م‍یتواند پارامترهای کنترلکننده یک س‍یستم را از آنال‍یز رفتار خروج‍ی آن س‍یستم تع‍ی‍ین کند.
همان طور که ذکر شده مسئله آشکارسازی آسیب مبتنی بر یک روش بهینهیابی در نظر گرفته میشود. روشهای بهینهیابی خود میتواند برای بهینه نمودن پارامترهای مختلف استفاده گردد. در اینجا از بهینهیابی تابع هدف استفاده خواهد شد و متغیرهای تابع هدف مقدار آسیب در هر یک از اعضای سازه در نظر گرفته میشود. لازم به ذکر است که تابع هدف میتواند تابعی از جرم، سختی، میرایی و غیره باشد و همچنین کاهش سختی در اعضای سازه یا پارامترهای دیگری را میتوان به عنوان مقدار آسیب در تابع هدف انتخابی در نظر گرفت.
همانگونه که ذکر گردید، آسیب ایجاد تغییر دائم در مشخصات سازه از جمله سختى، مقاومت، خصوصیات دینامیکى و یا کاهش سطح عملکرد سازه نسبت به حالت اولیه آن مىباشد. آسیبها را میتوان به صورت خطی و غیرخطی در نظر گرفت که در این تحقیق آسیب بصورت خطی در نظر گرفته شده است.
امروزه الگوریتمهای بهینهیابی تکاملی نظیر الگوریتمهای ژنتیک، کوچ مورچگان، ژنتیک ترکیبی و رقابت استعماری وجود داشته که کاربرد وسیعی در علوم مختلف یافتهاند، در سالهای اخیر این کاربرد در مهندسی سازه نیز پر رنگتر شده است. در این پژوهش برای بهینهیابی تابع هدف ذکر شده از الگوریتمهای تکاملی نوین استفاده شده است. این الگوریتمهای تکاملی ابزار مناسبی برای بهینهیابی فراهم آوردهاند. بطور مثال الگوریتم ژنتیک و ابزار آن در تشخیص آسیب سازه پل قادر است، محل و مقدار آسیب را با دقت خوبی نسبت به روشهای سنتی بهینهیابی بدست آورد.
پس از فرمولبندی روش برای آشکارسازی آسیب در سازه، برای اثبات کارایی و صحت روش ارائه شده از تعدادی مثال عددی در سازه پل استفاده گردیده است. در واقع موثر بودن روش ارائه شده برای نمونههایی از سازه پل بررسی و صحتسنجی شده است. با این بررسی میتوان در موارد مشابه در بخش سازهای پلها تا حد زیادی به صحت روش ارائه شده، مطمئن بود. همانطور که میدانیم اطلاعات واقعی ثبت شده از سازه پل دارای نوفه میباشد. بنابراین برای بررسی دقیق و واقعبینانهتر بایستی این نوفهها در مدل عددی اعمال گردد. لذا مجددا روش ارائه شده برای تشخیص آسیب در سازه پلها که براساس یک مسئله بهینهیابی با استفاده از دادههای استاتیکی یا دینامیکی بدست آمده بود، با اعمال نوفه سنجش گردیده است. به عبارت ساده در این اقدام با در نظر گرفتن نوفه، پاسخهای حاصل از روش پیشنهادی برای صحت یا عدم صحت مطالعه شده است. با اعمال نوفهها و بررسی تاثیر آن بر رفتار سازهای پل یکی از مسائل مهم و بنیادی در تشخیص آسیب در پل نیز بررسی گردیده و همچنین به نوعی تاثیر شرایط محیطی نیز مدنظر قرار گرفته است. لازم به ذکر است تشخیص آسیب با حضور نوفه و یافتن پاسخها با دقت مناسب نشان دهنده کارایی و نقطه قوت روش های پیشنهادی میباشد. سازههای انتخابی فولادی بوده و پس از رخداد آسیب همچنان خطی میماند که این فرض برای مصالح فولادی بر خلاف مصالح بتنی صحیح است.
همانگونه که میدانیم رفتار سازه واقعی میتواند اندکی با مدلهای ساخته شده متفاوت باشد. این تفاوت میتواند ناشی از فرضیاتی که در خصوص سازه صورت گرفته نظیر؛ رفتار خطی مصالح، اتصالات، میرایی، تاثیر تکیهگاهها، نحوه ساخت اعضا و غیره باشد. با علم به تفاوت رفتار واقعی سازه با مدلهای تحلیلی، لازم است که قابلیت اعتماد به روش پیشنهادی در حد مناسب باشد. با دید به این موضوع از تعدادی نتایج آزمایشگاهی یا مثالهای شاهد موجود برای مقایسه نتایج با یکدیگر استفاده شده است. در صورت مشاهده اختلاف در پاسخها مجددا روش پیشنهادی بازبینی شده است. تشخیص آسیب با دقت بسیار مناسب با نظرگیری نوفههای بالا در واقع از مزایای خاص روشهای پیشنهادی میباشد.
1-5- ابعاد رساله
در این پژوهش تلاش شده است تا آسیب ایجاد شده در سازه پل براساس یک مسئله بهینهیابی با استفاده از دادههای استاتیکی یا دینامیکی مربوط به سازه پل ارائه و تشخیص داده شود. بر این اساس دو روش پیشنهادی در این پایاننامه ارائه شده است. همچنین با توجه به اینکه در واقعیت اطلاعات اغلب با نوفه همراه است، با اعمال نوفههای موجود آسیب در سازه مجدداً بررسی گردیده است. نوآوری در شناسایی آسیب با اعمال نوفه با میزان بیش از 1 درصد تا 12 درصد با دقت بسیار مناسب نشان دهنده توانایی روشهای پیشنهادی در این پایاننامه است. فصل اول در خصوص کلیات موضوع مطالبی ارائه شده است. سپس در فصل دوم با توجه به موضوع رساله ادبیات فنی و تاریخچه مطالعات در زمینه تشخیص آسیب ارائه شده است. با توجه به حل بهینهیابی مورد نیاز در این پایاننامه، در فصل سوم، روشها و الگوریتمهای بهینهیابی با تاکید بر روشهای پیشنهادی تشریح شده است. در فصل چهارم نحوه بهینهیابی تابع هدف و در نهایت تشخیص آسیب و شیوههای مربوطه در روشهای پیشنهادی ارائه گردیده است. تجزیه و تحلیل نتایج تشخیص آسیب، صحت سنجی و بررسی روشهای پیشنهادی بر روی مثالهای عددی و آزمایشگاهی در فصل پنجم ارائه شده است. در نهایت در فصل ششم نتیجهگیری شامل بررسی نتایج کلی حاصل شده و پیشنهادات ارائه گردیده است.
ل دوم- مرور ادبیات فنی و تاریخچه مطالعات
فصل دوم- مرور ادبیات فنى و تاریخچه مطالعات پیشین
2-1- مقدمه
ابتدا به بررسى تاریخچهاى از مهمترین مطالعات انجام شده در زمینه شناسایی سیستمها و تشخیص آسیب پرداخته شده است. مطالعات زیادى در این زمینه صورت گرفته و روشهاى زیادى براى تشخیص آسیب ایجاد گردیده است که در این قسمت روند مطالعاتى که از گذشته تاکنون انجام شده مورد بررسى قرار گرفته است.
شکل 2-1- دسته بندی کلی روشهای تشخیص آسیب
به طور کلی تشخیص آسیب به دو دسته کلی شناسایی مخرب2 و غیر مخرب3 تقسیم میگردد. در روشهای مخرب با استفاده از نمونهگیری از سازه به بررسی میزان آسیب یا حتی خرابی پرداخته میشود.
امروزه روشهای غیرمخرب به دلیل مقرون به صرفه بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. روشهای غیرمخرب به دو بخش موضعی و کلی تقسیم میشوند و تجمیع روشهای مطالعاتی از مراجع گوناگون بر این اساس در شکل 2-1 نشان داده شده است. به هر حال روشهای شناسایی آسیب محلی دارای محدودیتهایی هستند که از آن جمله میتوان عمق نفوذ امواج و مشخص بودن محل آسیب برای انجام تست را نام برد[1]. بنابراین محققان تحقیقات زیادی بر روی روشهای شناسایی غیرمخرب آسیب به صورت دینامیکی و استاتیکی انجام دادهاند. این اقدامات سبب گسترش روشهای تجربی و الگوریتمهای پردازش سیگنال برای شناسایی آسیب شدهاند[2]. در ادامه پیرامون روشهاى موجود در زمینه تشخیص آسیبهای موجود، مطالب کاملترى ارائه خواهد شد. روشها و شیوههای تشخیص آسیب که جمعبندی مراجع مختلف است، را میتوان به طور خلاصه مطابق جدول 2-1 در نظر گرفت.
جدول 2-1- خلاصه شیوههای تشخیص آسیب
قسمت
شیوه
مشخصات مودال
فرکانس طبیعی
تغییرات فرکانس
بهینه سازی نیروی پسماند
شکل مودی
تغییرات شکل مودی
انرژی کرنشی مودال
مشتقات شکل مودی
روش ماتریس سختی
روش سختی
شیوههای بهینهسازی
بروز رسانی مدل
روش نرمی
اندازهگیری دینامیکی نرمی
روشهای بهینهیابی
الگوریتمهای تکاملی
بهینهسازی پارامترهای سختی
حداقل کردن تابع هدف
روشهای هوش

مطلب مرتبط با این موضوع :  پایان نامه با کلید واژه هایواژه نامه

دیدگاهتان را بنویسید