پایان نامه با کلید واژه های نرم افزار، مقدار خطا

میشود، جستجو کلی به پایان رسیده و مرحله دوم برای جستجوی محلی راه حل مطلوب آغاز میشود.
عملکرد الگوریتم در طی دو مرحله برای تشخیص آسیب در خرپا بلژیکی در سناریوی اول در شکل5-36 نشان داده شده است. این شکل نشان میدهد که چگونه تابع هدف تا رسیدن به معیار توقف در هر مرحله با تکرار پی در پی به حداقل میرسد.
شکل 5-36- تاریخچه همگرایی درخرپای بلژیکی در سناریوی اول
مقدار خطا به دست آمده برای هر متغیر از بردار راه حل در مقایسه با مقادیر دقیق در نتایج، در هر فاز در شکل5-37 نشان داده شده است. با توجه به سناریوی ترکیبی در سناریو سوم خطاها بطور مثال در این سناریو بررسی شده است.
شکل 5-37- خطای نتایج الگوریتم BB-BC در هر مرحله در خرپای بلژیکی و سناریوی سوم
با توجه به شکل 5-37 خطاها و پراکندگی در جستجوی مرحله اول مشخص است اما جستجو در مرحله دوم سبب کاهش مقدار قابل توجهی در خطا شده است و همچنین باعث نزدیک شدن نتایج حاصل از شناسایی آسیب توسط الگوریتم به مقدار واقعی آسیب شده است. در نهایت این مطالب نشاندهنده دقت روش پیشنهادی دوم در تشخیص آسیب است و همچنین نشان دهنده کارایی و توان روش پیشنهادی دوم با استفاده از اطلاعات دینامیکی و صحت تابع هدف گزینش شده پس از سعی خطاهای صورت گرفته، میباشد.
5-4-4- پل خرپایی فولای دو بعدی(Bowstring)
در این بند یکی از شکلهای مورد استفاده در خرپاها بررسی شده است. در شکل 5-7-الف و 5-38 سازه مورد بحث جهت تشخیص آسیب در نظر گرفته شده است. سازه مذکور دارای25 المان، 12 گره و 21 درجه آزادی میباشد. برای حل عددی این مسئله در نرم افزار MATLAB مدلسازی صورت گرفته است. همچنین برای الگوریتم تکاملی جهت بهینه یابی از الگوریتم CSS استفاده شده است. سایر مشخصات این سازه نظیر مدول الاستیسیته، چگالی و… در بند 5-4-2 ارائه شده است.
شکل 5-38- مدل اجزا محدود سازه پل فولادی Bowstring
برای تشخیص آسیب در این خرپا سه سناریوی آسیب در نظر گرفته شده است. میزان آسیب در هر یک از اعضا مطابق جدول 5-13 در نظرگرفته شده است. برای نشان دادن کارایی روش نتایج برای 15% نوفه و صرفاً 10 مود اول در نظر گرفته شده است.
در واقع سناریوی اول برای آسیب 25% در عضو 8، سناریوی دوم آسیب 15% در عضو 3 ، 50% در عضو 10 و سناریوی سوم 10% آسیب در عضو 5، 40% آسیب در عضو 11 و 20 % آسیب در عضو 24 میباشد.
جدول 5-13- سناریوهای مختلف آسیب در پل خرپا(Bowstring)
سناریو اول
سناریو دوم
سناریو سوم
عضو 8 25%
عضو 3 15%
عضو 5 10%
عضو 10 50%
عضو 11 40%
عضو 24 20%
در ادامه برای تشخیص آسیب از تابع هدف دینامیکی ارائه شده در روش پیشنهادی دوم که با بردار نیروی باقیمانده محاسبه شده، استفاده گردیده است. نتایج در شکلهای 5-39 الی 5-41 براساس سناریوهای ذکر شده در جدول 5-13 ارائه شده است.
شکل 5-39- نتایج تشخیص آسیب در پل فلزی در سناریو اول
شکل 5-40- نتایج تشخیص آسیب در پل فلزی در سناریو دوم
شکل 5-41- نتایج تشخیص آسیب در پل فلزی در سناریو سوم
با توجه به شکل 5-39 مشاهده میگردد در آسیب منفرد مقدار آسیب واقعی و آسیب شناسایی شده، در حالت استفاده از اطلاعات کامل به همراه نوفه به بر هم منطبق می باشد و در حالت استفاده از تعداد مودهای کمتر ( 10 عدد) در عضو 7 و 10 مقدار بسیار ناچیزی (کمتر از 1 درصد) آسیب شناسایی شده و در عضو 1 نیز با تعداد مودهای کمتر مقدار ناچیز(حدود 5 درصد) مورد شناسایی آسیب قرار گرفته است. همچنین در شکل5-40 مشاهده میگردد که با وجود آسیبهای ترکیبی، مقدار آسیبهای شناسایی شده با دقت بسیار بالایی با سناریوهای پیادهسازی شده مطابقت دارد و با تعداد مودهای کمتر ( 10 عدد) در عضو 7 و9 مقدار بسیار ناچیزی (حدود 1 درصد) آسیب تشخیص داده شده است . در شکل 5-41 با سناریوی ترکیبی با تعداد آسیبهای بیشتر نیز در حالت تعداد مودهای کمتر( 10 عدد) خطای بسیار ناچیزی(کمتر از 5/0 درصد) در سه عضو و خطای ناچیز (حدود 4 درصد) در شناسایی آسیب وجود داشته است. البته با توجه به شدت بسیار کم این خطاها، لذا مشکلی در نتیجهگیری پیرامون المانهای آسیب دیده و یا شدت آنها بوجود نمیآید. در این مثال نیز کارایی روش پیشنهادی دوم به وضح قابل مشاهده بوده لذا میتوان ادعا نمود روش پیشنهادی دوم دارای دقت مناسبی در تشخیص آسیب در سازه پلها بوده است.
5-4-5- پل خرپایی فولای
در این بند خرپای استفاده شده در مثال آزمایشگاهی مورد بررسی و تشخیص آسیب قرار گرفته است. سازه مذکور دارای53 المان، در صفحهای که بار اعمال شده، میباشد. برای حل عددی این مسئله در نرم افزار MATLAB مدلسازی و کدنویسی صورت گرفته است. همچنین الگوریتم تکاملی، الگوریتم CSS، BB-BC، PSOPC جهت بهینهیابی استفاده شده است. سایر مشخصات این سازه نظیر مدول الاستیسیته، چگالی و… در جدول 5-7 ارائه شده است.
الف
ب
ج
شکل 5-42- الف-مدل اجزا محدود سازه پل فولادی خرپایی، ب- محل آسیب در سناریوی اول، ج- محل آسیب در سناریوی دوم
برای تشخیص آسیب در این خرپا دو سناریوی آسیب در نظر گرفته شده است. میزان آسیب در هر یک از اعضا مطابق جدول 5-14 در نظرگرفته شده است. در واقع سناریوی اول برای آسیب 20% در عضو 13، سناریوی دوم آسیب 20% در عضو 12 ، 20% در عضو 33 میباشد.
جدول 5-14- سناریوهای مختلف آسیب در پل خرپا
سناریو اول
سناریو دوم
عضو 13 20%
عضو 12 20%
عضو 33 20%
در ادامه برای تشخیص آسیب از تابع هدف دینامیکی ارائه شده در روش پیشنهادی دوم که با فرکانسها محاسبه شده، استفاده گردیده است. نتایج در شکلهای 5-43 الی 5-44 براساس سناریوهای ذکر شده در جدول 5-14 ارائه شده است.
شکل 5-43- نتایج تشخیص آسیب در پل خرپای فلزی در سناریو اول
شکل 5-44- نتایج تشخیص آسیب در پل خرپای فلزی در سناریو دوم
با توجه به شکل 5-43 مشاهده میگردد در آسیب منفرد مقدار آسیب واقعی و آسیب شناسایی شده، بر هم منطبق میباشد. همچنین در شکل5-44 مشاهده میگردد که با وجود آسیبهای دوگانه، مقدار آسیبهای شناسایی شده با دقت بسیار بالایی با سناریوهای پیادهسازی شده مطابقت دارد و در حالت استفاده از الگوریتم CSSمقادیر آسیب حدود 1% کمتر از مقدار واقعی نشان داده شده است و در المان 28 مقدار 1درصد آسیب در عضو سالم شناسایی شده است. البته با توجه به شدت بسیار کم این خطاها، لذا مشکلی در نتیجهگیری پیرامون المانهای آسیب دیده و یا شدت آنها بوجود نمیآید. در این مثال با تعداد المانهای زیاد و همچنین با اعمال الگوریتمهای مختلف صحت روش به همراه مقایسه نسبی تشخیص آسیب توسط هر الگوریتم ارائه گردید. کارایی روش پیشنهادی دوم به وضح قابل مشاهده بوده لذا میتوان ادعا نمود روش پیشنهادی دوم دارای دقت مناسبی در تشخیص آسیب در سازه پلها بوده است.
لازم به ذکر است نتایج تشخیص آسیب در بخشهای قبل پس از یافتن بهترین تابع هدف با تحلیلهای فراوان صورت گرفته است و تنها نتایج نهایی این تشخیص آسیبها برای کاهش حجم در پایاننامه منعکس شده است.
5-4-6- بررسی مدل آزمایشگاهی
مثال آزمایشگاهی در بخش دینامیکی مربوط به آزمایشات صورت گرفته بر روی یک خرپای 14 دهانه در آزمایشگاه ایلینوی در بخش آزمایشگاه تکنولوژی سازههای هوشمند همانطور که در بخش قبل ارائه شده است، صورت گرفته است. سازه مورد نظر در شکل 5-16 نشان داده شده است.
در این آزمایش برای ایجاد لرزش از یک لرزاننده مدل V408 که حداکثر نیروی 9 کیلوگرم وارد مینماید استفاده شده است. این لرزش بین 5 تا 9000 هرتز میتواند متغیر باشد. لازم به ذکر است دستگاه میتواند لرزش هارمونیک برای ثبت نیز از سنسورهای مدل 353B33 استفاده شده است. لرزاننده مورد استفاده در شکل 5-45 نشان داده شده است. همچنین موقعیت لرزاننده و حسگرها در شکل 5-46 نشان داده شده است.
شکل 5-45- لرزاننده مغناطیسی[161]
شکل 5-46- محل نصب لرزاننده و سنسورهای ثبت کننده شتاب[161]
در این آزمایش دو سناریوی آسیب در نظر گرفته شده است که در جدول 5-15 مقادیر و محل آسیب ارائه شده است.
جدول 5-15- سناریوهای مختلف آسیب در سازه آزمایشگاهی[161]
پس از اعمال این سناریوهای آسیب نتایج شکلهای مدی و فرکانسهای درحالت سالم و آسیب دیده برای نمونه در شکل 5-47 ارائه شده است.
شکل 5-47- شکلهای مودی برگرفته از نتایج آزمایشگاهی درحالت سالم و آسیب دیده[161]
مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل عددی با استفاده از الگوریتم BB-BC و گروه ذرات در ادامه آورده شده است. برای مقایسه تشخیص آسیب در مدل آزمایشگاهی و روش پیشنهادی از دو الگوریتم BB-BC و گروه ذرات به همراه اعمال نوفه 1،3 و 7 درصد استفاده شده است.
در ادامه با توجه به سناریوهایی که برای تشخیص آسیب در آزمایشگاه در نظر گرفته شده، مدلسازی عددی انجام شده است. لذا در شکلهای 5-48 الی 5-51 نتایج تشخیص آسیب آزمایشگاهی(Actual) با نتایج تشخیص آسیب توسط روش پیشنهادی دوم بدون نوفه (Detected) و همچنین با نتایج تشخیص آسیب با نوفههای 3،1 و 7 درصد (Noise=1% , Noise=7% ,Noise=3% ) برای هر دو سناریوی پیشنهادی مقایسه گردیده است. همچنین برای بهینهیابی تابع هدف در روش پیشنهادی اول از الگوریتم BB-BC و گروه ذرات برای مقایسه و صحتسنجی استفاده شده است.
شکل 5-48-مقایسه نتایج تشخیص آسیب در مدل آزمایشگاهی در تطبیق با تشخیص آسیب در سناریو اول توسط الگوریتم گروه ذرات توسط روش پیشنهادی دوم
شکل 5-49-مقایسه نتایج تشخیص آسیب در مدل آزمایشگاهی در تطبیق با تشخیص آسیب در سناریو دوم توسط الگوریتم گروه ذرات توسط روش پیشنهادی دوم
شکل 5-50- مقایسه نتایج تشخیص آسیب در مدل آزمایشگاهی در تطبیق با تشخیص آسیب در سناریو اول توسط الگوریتم BB-BC توسط روش پیشنهادی دوم
شکل 5-51-مقایسه نتایج تشخیص آسیب در مدل آزمایشگاهی در تطبیق با تشخیص آسیب در سناریو دوم توسط الگوریتم BB-BC توسط روش پیشنهادی دوم
همانگونه که از شکلهای بالا مشخص است، روش پیشنهادی دوم با بهرهگیری از الگوریتم BB-BC و گروه ذرات در مقایسه با مدل آزمایشگاهی آسیب را با دقت مناسبی شناسایی نموده است و کماکان دقت شناسایی آسیب توسط هر دو الگوریتم به خوبی مؤید قابلیت این روش میباشد. خطاها نیز بسیار ناچیز بوده و این مطلب کارایی بالای روش پیشنهادی دوم را با استفاده از اطلاعات دینامیکی مودال نشان میدهد. با توجه به مطالب فوق هر دو الگوریتم با اختلافات کمی آسیب را شناسایی نموده است و آنچه مسلم است هر دو الگوریتم بهینهیابی با توجه به توانمندی روش دوم پیشنهادی پاسخهای مناسبی در تشخیص موقعیت و میزان آسیب داشتهاند.
لازم به ذکر است که در این فصل با بررسیهای عددی و آزمایشگاهی، کارایی روشهای پیشنهادی در این پایاننامه، مورد ارزیابی قرار گرفته است. مواردی چون تاثیرات نوفهها، تعداد مودهای در دسترس و… مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از قابلیت بالای روشهای ارائه شده در تشخیص آسیب در انواع

مطلب مرتبط با این موضوع :  مقاله با موضوعسلسله مراتب، شناخت علم

دیدگاهتان را بنویسید