پایان نامه با کلید واژه های نرم افزار

شده در گرهام در حالت بدون نوفه، میزان نوفه موجود وتابع تصادفی تولیدکننده نوفه که در MATLAB به صورت rand () تعریف میباشد. حداکثر مقدار نوفه به7% و در یک مورد به 12% محدود شده است.
4-3- روش پیشنهادی دوم- استفاده از اطلاعات دینامیکی برای تشخیص آسیب
همانگونه که در بند 4-2 گفته شد هر پژوهشی با فرضیات اساسی انجام میشود. برخی فرضیات معمولا در مدلسازی سازهها در نظر گرفته میشود که اغلب با در نظرگیری آنها با تخمین قابل قبولی رفتار واقعی سازه مدلسازی میشود. در این پژوهش نیز فرضیاتی در نظر گرفته خواهد شد. البته این فرضیات با فرضیات اساسی موجود در ادبیات فنی و روشهای تشخیص آسیب انطباق دارد و به هیچ وجه به معنای محدودیت روشهای پیشنهادی نخواهد بود. این فرضیات در روش دوم پیشنهادی در ذیل آورده شده است.
4-3-1-فرضیات در استفاده از دادههای دینامیکی
1- آسیب سازه به صورت خطی در نظر گرفته خواهد شد.
2- آسیب سبب ایجاد ترک نمیشود و یا ترکها بر ماتریس جرم اثری ندارند.
3- از دادههای مودال سازه دارای آسیب استفاده شده است.
4- دادههای دینامیکی در دو حالت با نوفه و فاقد نوفه در نظر گرفته خواهد شد.
5- درجات آزادی سیستم سازه مشخص و موقعیت آنها معلوم است.
6- رفتار سیستم سازه پل خطی است.
7- از اثرات مدلسازی اتصالات و تکیهگاهها صرفنظر شده است.
8- از اثرات تغییر دما و رطوبت صرفنظر شده است.
4-3-2- تشخیص آسیب در سازه بر اساس پاسخهای دینامیکی
4-3-2-1- روش اول تشخیص آسیب در سازه
اغلب آسیبها سختی را کاهش و بروز نرمی و انعطافپذیری را درسازه بالا میبرد. بنابراین روش حاضر براساس تغییرات در سختی منتج از آسیب و بر اساس اثرات آن بر فرکانسهای طبیعی ارائه شده است.
برای ارزیابی ضرایب همبستگی بردار پارامتری استفاده شده است که شامل نسبت اولین تغییرات فرکانس طبیعی به علت آسیب سازهای میباشد.
( 4-11)
در رابطه (4-11) Fh و Fd مبین بردارهای فرکانس طبیعی سازه به ترتیب در حالت سالم و آسیبدیده هستند. به طور مشابه، بردار پارامتر از یک مدل تحلیلی پیش بینی شده را میتوان به صورت زیر تعریف کرد:
( 4-12)
که در آن F(X) بردار فرکانس طبیعی که میتوان از مدل تحلیلی بدست آورد و نشان دهنده یک بردار متغیر آسیب شامل شدت آسیب از همه nعضوسازه است.
لازم به ذکر است، در صورتی که بردار فرکانس طبیعی سازه سالم (قبل از آسیب) در دسترس نباشد، میتوان با استفاده از تحلیل دینامیکی تعیین نمود. بنابراین، برای استفاده از روابط فوق، داشتن اطلاعات دینامیکی از سازه سالم مورد نیاز است.
با توجه به یک جفت بردار پارامتری، میتوان میزان همبستگی را به چندین روش برآورد نمود. یکی از راههای مؤثر برای ارزیابی شاخصهای مبتنی بر همبستگی، معیار اطمینان از محل آسیب چندگانه(MDLAC)49 نامیده و بصورت ذیل نمایش داده میشود.
( 4-13)
دو بردار تغییر فرکانس با MDLAC مقایسه میشوند، که یکی از تستهای سازه و دیگری از تحلیل مدل سازه محاسبه میگردد. هنگامی که مقادیر بردار فرکانسهای تحلیلی به بردار فرکانس سازه آسیب دیده نزدیک میشود، MDLAC حداکثر وخواهد بود. بنابراین با توجه به این تئوری میتوان با استفاده از الگوریتمهای بهینهیابی برای پیدا کردن مجموعهای از متغیرهای آسیب برای به حداکثر رساندن MDLAC بهره جست:
یافتن : (4-14)
بیشینه ساختن :
همانطور که قبلا ذکر شد مقادیر آسیب می تواند بین 0 و 1 هر مقداری به خود بگیرد ومقدار w باید بیشینه گردد. علاوه بر آن بروز آسیب در سازه سبب کاهش سختی در اعضای سازه میگردد. بنابراین، یکی از روشهای شناسایی آسیب، شبیهسازی آسیبها با کاهش یکی از پارامترهای سختی عضو مانند مدول الاستیسیته (E)، سطح مقطع (A)، گشتاور اینرسی (I) و … است. در این بخش همانگونه که قبلاً نیز ذکر شد، متغیرهای آسیب از طریق کاهش نسبی مدول الاستیسیته در یک عضو تعریف گردیده است.
(4-15)
که در آن ماتریس سختی عضو i- ام در سازه آسیب دیده و ماتریس سختی عضو i- ام در سازه سالم می باشد.
در این روش MDLAC به عنوان یک تابع هدف حساسیت بیشتری به اعضای آسیب دیده نسبت اعضای سالم را داراست. این بدین معنی است که این روش میتواند مکان درست اعضای آسیب دیده را پیدا نماید اما ممکن است گاهی یک عضو سالم را به عنوان یکی از اعضای آسیب دیده معرفی نماید (درحالیکه باید سالم نشان میداد). بنابراین، در ادامه یک تابع دیگر برای تابع هدف ارائه شده است.
(4-16)
که در آن و به ترتیب مؤلفه i- ام بردار F(X) و Fd میباشند. تابع obj(X) میتواند به سرعت مکان اعضای سالم را در مقایسه با MDLAC پیدا نماید. با این حال، امکان دارد که یک عضو آسیب دیده را به عنوان یک عضو سالم تشخیص دهد. بنابراین، در این بخش، یک تابع ترکیبی از روابط (4-16) و(4-13) با نام شاخص مبتنی بر همبستگی مؤثر (ECBI) مطابق ذیل استفاده شده است.
(4-17)
در واقع سعی شده است با اعمال ضریب 5/0 در رابطه (4-17) موارد ذکر شده و امکان شناسایی عضو سالم به عنوان آسیب دیده یا عضو آسیب دیده به عنوان سالم مرتفع گردد.
لازم به ذکر است پس از اعمال موارد فوق و همچنین سعی و خطاهای بسیار تابع هدف نهایی بدست آمده است.
4-3-2-2- روش دوم تشخیص آسیب در سازه
همانطور که در بند قبل ذکر گردید اغلب آسیبها سختی را کاهش و انعطافپذیری را درسازه بالا میبرد. بنابراین روش حاضر براساس تغییرات در سختی موجود در معادله ارتعاش آزاد صورت میپذیرد و تشخیص آسیب مبتنی بر بردار نیروی باقیمانده صورت گرفته است. معادله ارتعاش آزاد یک سیستم بدون آسیب و بدون میرایی مطابق معادله (4-18) میباشد.
(4-18)
که در آن ؛ ماتریس جرم، ؛ ماتریس سختی، ؛ بردار تغییرمکان و ؛ بردار شتاب است.
معادله مشخصه معادله (4-18) و مربوط به سازه بدون آسیب مطابق معادله (4-19) میباشد.
(4-19)
که در آن ماتریس سختی سازه در حالت بدون آسیب، مجذور فرکانسهای طبیعی متناظر اشکال مودی ، امین واحد جرم مودی نرمال شده و مجموع تعداد مودها میباشد.
برای ماتریس سختی در سازه آسیب دیده داریم:
(4-20)
در رابطه (4-12) ماتریس سختی کل سازه در حالت آسیب دیده و ماتریس سختی المان ام درحالت آسیب دیده است. تعداد کل المانهای موجود درسازه که مدلسازی شده است. با توجه به معادله (4-19) و (4-20) معادله ارتعاش آزاد سازه آسیب دیده مطابق معادله زیر نوشته میشود:
(4-21)
که تمامی مشخصات مربوط به سازه در حالت آسیب دیده است. لازم به ذکر است که از تغییرات به علت بسیار ناچیز بودن صرفهنظر شده است. پس داریم:
(4-22)
تابع هدف تحت قیود برای تشخیص آسیب در سازه باید بهینهسازی شود. به طور کلی تابع هدف به صورت معادله (4-23) تعریف می شود.
(4-23)
به همین ترتیب پس از اندازهگیری پارامترهای دینامیکی میتوان با جایگذاری در تابع هدف بردارهای باقیمانده دینامیکی را بدست آورد (معادله 4-24).
( 4-24)
که باید با قیود زیر بهینهسازی شود، مطابق معادله 4-25 می باشد.
( 4-25)
4-3- 3- اعمال اثرات نوفه در تشخیص آسیب دینامیکی
همانگونه که در بند 4-2-3 ذکر گردید سازهها تحت بارهای ناخواسته محیطی قرار دارند. در نتایج آزمایشگاهی نیز گریزی از نوفه در دادهها نمی باشد، لذا لحاظ نمودن نوفههای مصنوعی برای سنجش مناسب بودن الگوریتم و تابع هدف انتخابی ضروری است. نوفه در تشخیص آسیب با استفاده از دادههای دینامیکی مطابق ذیل در نظر گرفته شده است.
( 4-26)
که در آن فرکانس اندازهگیری ام در مود ام در حالت دارای نوفه، فرکانس مودی در حالت بدون نوفه، میزان نوفه موجود و تابع تصادفی تولیدکننده نوفه میباشد. مقدار این تابع تصادفی بین 0 و1 می باشد که با تابعrand در نرم افزار متلب تولید میشود.
4-4- عدم قطعیتها در تشخیص آسیب
عدم قطیتها در تشخیص آسیب شامل دو گروه عمده عدم قطعیتهای تصادفی50 و شناختی51 میباشد. عدم قطعیت تصادفی شامل عدم قطعیت موجود در مدلسازی احتمالاتی میباشد. وجود نیروهای محیطی و مشخصات مکانیکی مواد تشکیل دهنده سازه از جمله عدم قطعیتهای تصادفی میباشد.
عدم قطعیتی که ناشی از کمبود اطلاعات نظیر دادههای نامناسب، عدم صحت در اندازهگیری، مدلسازی نامناسب و … عدم قطعیت در شناختی نامیده میشود.
به هر حال این عدم قطعیتها در تشخیص آسیب میتواند ناشی از بوجود آمدن عدم دقت در پارامترهای سختی (به دلیل هندسه و همچنین موارد تشکیل دهنده) در مدلسازی اجزا محدود، مدلسازی شرایط مرزی، تاثیر اعضای غیرسازهای، نوفههای موجود دراندازهگیریهای فرکانسها، شکل مدی و شرایط محیطی(نظیر دما و ارتعاش محیطی) میباشد. این موارد سبب میشود که آسیب یا شناسایی نگردد یا به اشتباه بسیار بزرگ تخمین زده شود.
بنابراین بسیار مهم است که تاثیر نوفه و خطا در مدلسازی در تشخیص آسیب در سازهها در نظر گرفته شود. یافتن آسیب با خطای کم با وجود نوفههای زیاد نشان دهنده دقت و کارایی روش پیشنهادی خواهد بود. در ادامه به این مطالب پرداخته شده است.
4-5- شیوه انجام تشخیص آسیب
در ادامه روش و شیوه تشخیص آسیب با توجه به مطالب ذکر شده در فصلهای گذشته پرداخته شده و برای سهولت در بیان شیوه کار، فلوچارتها شامل مراحل کار ارائه شده است.
اهداف مدنظر این پژوهش به طور خلاصه در ادامه ارائه شده است:
1- شناسایی محل و مکانیاب‍ی آسیب در سازه پل فولادی
2- تعیین مقدار آسیب شناسایی شده در سازه پل فولادی
3- بررسی صحت

مطلب مرتبط با این موضوع :  منابع پایان نامه با موضوعمعادلهی، زیر، میتوان

دیدگاهتان را بنویسید