پایان نامه با کلید واژه های نرم افزار

شناسایی صورت گرفته توسط مدلهای عددی با نوفه و بدون نوفه
4- بررسی صحت روش ارائه شده توسط مدل واقعی
همانطور که در قبل ارائه گردید مشکل بعدی که در تشخیص آسیب مشاهده شده این است که روشها اغلب فقط برای سازهای که مدل آن شبیهسازی شده است معتبر میباشد و برای سازه واقعی لازم است صحت آن بررسی شود. در این تحقیق مثالهای واقعی برای کارایی و قابلیت اعتماد روش ارائه شده استفاده شده است. بنابراین در ابتدا اطلاعات ورودی به سازه اعمال میشود که در خصوص روش استاتیکی و دینامیکی به ترتیب پاسخهای استاتیکی و اطلاعات دینامیکی به سازه اعمال میشود.
سپس تابع هدف که از مهمترین ارکان تشخیص آسیب است، بایستی با استفاده از اطلاعات موجود تعیین شود. همانطور که در قبل ذکر گردید تابع هدف از متغیرهای سختی و یا اطلاعات حاصل از فرکانسهای طبیعی تشکیل شده است.
پس از این مرحله الگوریتم انتخابی باید بتواند به درستی تابع هدف را با قیدهای موجود بهینه نماید. این اقدام در مثالهای عددی با سناریوهای مختلف در این تحقیق آزموده شده است. سپس با توجه به اهمیت عدم قطعیتها با اعمال نوفه مراحل ذکر شده تکرار گردده است.
در این بند به تلفیق موارد اشاره شده در بخشهای قبلی و نحوه عملکرد روشهای ارائه شده به صورت فلوچارت در پرداخته شده است. با توجه با اینکه از الگوریتمهای ژنتیک، ازدحام گروه ذرات، انفجار بزرگ و سیستم جستجوی ذرات باردار استفاده شده است در ادامه مراحل تشخیص آسیب و بهینهیابی توابع هدف توسط این الگوریتمهادر شکلهای 4-1 الی 4-4 ارائه شده است.
شکل4-1- فلوچارت الگوریتم ژنتیک
شکل 4-2- فلوچارت الگوریتم گروه ذرات با گروه منفعل
شکل 4-3- فلوچارت الگوریتم انفجار بزرگ(BB-BC)
شکل 4-4- فلوچارت الگوریتم سیستم جستجوی ذرات باردار (CSS)
فصل پنجم- تجزیه وتحلیل نتایج تحقیق
5-1- مقدمه
در این فصل به بررسی کارایی روشهای پیشنهادی فصل قبل پرداخته شده است. بدین منظور، مثالهای عددی مختلفی، تحت چندین سناریوی آسیب، مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین فرض شده که سازه مورد مطالعه تحت سناریوی تعریف شده دچار آسیب شده است.
باین صورت که ابتدا سناریوی آسیب، شامل شدت و محل آسیب تعیین میگردد. درواقع فرض میگردد سازه تحت این سناریو، آسیب دیده است. در مرحله بعد سازه با وجود این آسیب تحلیل تا اطلاعات اولیه مورد نیاز بدست آیند. این تحلیل (بسته به روش پیشنهادی) میتواند استاتیکی و دینامیکی باشد.
لازم به ذکر است که این مرحله در واقع نقش دادههای آزمایشگاهی را که بر گرفته از سنسورهاست در سازه واقعی ایفا مینماید. پس از این مرحله تابع هدف تشکیل میگردد. در نهایت این تابع هدف با الگوریتمهای تکاملی بهینهیابی شده و میزان و محل آسیب تعیین میشود.
در این فصل نتایج حاصل از بررسی و تشخیص آسیب با استفاده از الگوریتمهای تکاملی ذکر شده بر روی مثالهای عددی ارائه شده است. برای حل و شناسایی آسیب در مثالهای عددی با استفاده از روش اجزا محدود در محیط نرمافزار MATLAB کد نویسی و مدلسازی شده است[80]. این مثالهای عددی شامل یک تیر، سه نوع مختلف سازه خرپایی و پل قوسی در این بخش ارائه شده است. همچنین با توجه به اهمیت نوفه اثرات آن بررسی شده است. در نهایت با سعی و خطای صورت گرفته بهترین تابع هدف انتخاب و تشخیص آسیب انجام شده است.
برای صحت سنجی روش ارائه شده نیز از نتایج مدل آزمایشگاهی شامل یک خرپای 14 دهانه استفاده شده است. برای کاهش اثر انتخاب نوع الگوریتم بر پاسخ تشخیص آسیب، الگوریتمهای مختلف در نظر گرفته و نتایج ارائه شده است.
5-2- سازههای مورد بررسی برای تشخیص آسیب
5-2-1-مقدمه
در این تحقیق سازههای مرتبط با پلها مورد بررسی قرار گرفته است. به طور کلی هر پلی را میتوان به صورت تیر معادل در نظر گرفت که مشخصات مکانیکی مقاطع آن معادلسازی شده است. بنابراین اولین سازه مورد مطالعه سازه با مقطع تیر شکل است.
در ادامه به بررسی پل خرپایی شکل پرداخته شده است. سازههای خرپایی به دلیل شکلشان، دارای دو مزیت عمده هستند: 1- اعضای دارای نیروهای محوری هستند، 2- فواصل اعضا سبب استفاده از مقاطع سبکتری در طراحی میشوند. البته نصب سریع و آسان، زیبایی نسبی و ساخت برای دهانه های 150تا 500 متر از علتهای دیگر استفاده از سازههای خرپایی شکل در پلها میباشد.
با توجه به دلایل ذکر شده و فراوانی این گونه پلها در ایران اینگونه سازه برای تشخیص آسیب انتخاب گردید. خرپاهای مورد استفاده برای پلسازی در شکل 5-1 نشان داده شده است[160].
شکل 5-1-انواع خرپاهای مورد استفاده در پلها
سپس با توجه به استفاده گسترده پلهای قوسی از گذشته تا حال، این سازه نیز بررسی شده است. از جمله مزایای این گونه سازه استفاده ترکیبی از اعضای باربر محوری، خمشی و محوری-خمشی میباشد. همچنین کاهش تعداد و افزایش فواصل اعضا را نیز میتوان به عنوان مزیت پلهای قوسی شکل برشمرد. در شکل 5-2 یک پل قوسی با 3 المان کششی( محوری) نشان داده شده است.
شکل 5-2- سازه قوسی شکل مورد استفاده در پلها
5-2-2- تیر فولادی
سازه یک پل مطابق شکل زیر در نظر گرفته و در برنامه MATLAB به صورت اجزا محدودی کدنویسی و مدلسازی گردید، مشخصات آن مطابق ذیل میباشد:
که در آن؛
A: سطح مقطع هر عضو، E: مدول الاستیسته مصالح و : جرم حجمی مصالح است.
سازه پل شامل 12 المان، 2 دهانه، 13 گره در نظر گرفته شد( شکل5-3).
شکل 5-3- سازه پل تیر شکل
5-2-3- پل خرپایی فولادی
5-2-3-1-پل خرپایی 1
سازه یک خرپا مطابق شکل زیر در نظر گرفته و در برنامه MATLAB مدلسازی گردید مشخصات خرپا مطابق ذیل میباشد:
که در آن؛
A: سطح مقطع هر عضو، E: مدول الاستیسته مصالح و: جرم حجمی مصالح است.
سازه خرپا شامل 17 عضو، 4 دهانه در طول و یک دهانه در ارتفاع در نظر گرفته شد( شکل5-4).
شکل 5-4- پل با سازه خرپایی
5-2-3-2- پل خرپایی ( Belgian) شماره 2
سازه یک خرپا مطابق شکل زیر در نظر گرفته و در برنامه MATLAB مدلسازی گردید، مشخصات خرپا مطابق ذیل میباشد:
که در آن؛
E: مدول الاستیسته مصالح، : جرم حجمی مصالح است و سطح مقطع اعضای خرپا در جدول 5-1 ارائه شده است.
جدول 5-1- سطح مقطع اعضای پل خرپایی
Member
Area(cm2)
1-6
18
7-12
15
13-17
10
18-21
12
سازه خرپا شامل 21 عضو، 12 گره در نظر گرفته شد( شکل5-5).
شکل 5-5- هندسه پل خرپایی شکل
5-2-3-3- پل خرپایی ( Belgian) شماره 3
سازه یک خرپا مطابق شکل زیر در نظر گرفته و در برنامه MATLAB مدلسازی گردید، مشخصات خرپا مطابق ذیل میباشد:
که در آن؛
E: مدول الاستیسته مصالح، : جرم حجمی مصالح است و سطح مقطع اعضای خرپا در جدول 5-1 ارائه شده است.
جدول 5-2- سطح مقطع اعضای پل خرپایی
Member
Area(cm2)
11-13
50
1-6
100
7-10
80
سازه خرپا شامل 13 عضو، 8 گره در نظر گرفته شد( شکل5-6).
شکل 5-6- هندسه سازه پل خرپایی
5-2-4- پل قوسی فلزی
سازه یک پل قوسی مطابق شکل زیر در نظر گرفته و در برنامه MATLAB مدلسازی گردید، مشخصات پل قوسی مطابق ذیل میباشد:
که در آن؛
E: مدول الاستیسته مصالح، : جرم حجمی مصالح است و سطح مقطع و ممان اینرسی اعضای آن در جدول 5-3- الف ارائه شده است.
جدول 5-3- الف- سطح مقطع اعضای پل قوسی
I (m4 (
Area(m2)
اعضای قائم

اعضای مورب

اعضای افقی
شکل 5-7-الف- هندسه پل قوسی شکل
مشخصات مصالح موجود در این سازه شامل مدول الاستیسیته، چگالی?=7860kg/m3 میباشد و مشخصات اعضا در جدول 5-3- ب ارائه شده است.
جدول 5-3-ب- سطح مقطع اعضای خرپا
شماره عضو
مساحت(cm2)
1-6
18
7-12
15
13-17
10
18-21
12
شکل 5-7-ب- هندسه پل قوسی شکل با رفتار خرپایی
5-3- تشخیص آسیب با استفاده از دادههای استاتیکی
مراحل تشخیص آسیب و روال کار در این تحقیق را میتوان مطابق زیر بیان نمود.
1- انتخاب سازه و تعیین مشخصات هندسی، فیزیکی و مکانیکی سازه
2- تعیین درجات آزادی با توجه به نوع سازه و تکیهگاههای آن
3- مدلسازی اجزاء محدود سازه
4- تعریف سناریوی آسیب که به صورت کاهش درصدی در سختی المانها انجام میپذیرد.
5- تشکیل ماتریس سختی کل سازه آسیب دیده که با سرهمبندی ماتریس سختی المانها بدست میآید.
6- تعیین نیروهای استاتیکی وارد بر درجات آزادی مختلف سازه
7- اعمال نوفه در اطلاعات استاتیکی بدلیل مدلسازی شرایط حاکم بر پایش سلامتی سازههای واقعی
8- یافتن میزان تغییرمکانهای سازه در حالت آسیب دیده در درجات آزادی اندازهگیری شده
9- تشکیل تابع هدف استاتیکی که بر اساس تغییرمکان استاتیکی و تغییرات سختی در اثر آسیب
10- تعیین پارامترهای موثر در الگوریتم انتخاب شده با توجه به تابع هدف انتخاب شده
11- انتخاب الگوریتم بهینهیابی
12- یافتن محل و میزان آسیب در المانها که اگر با بند4 همخوانی داشته باشد. به معنی صحت این تشخیص آسیب است.
روشهای ارائه شده در این تحقیق، در تشخیص آسیب، مقدار و محل آسیب را همزمان و در یک مرحله ارائه میکند. به عبارت دیگر برای همه عضوها یا المانهای موجود در سازه، سطح آسیب مجهولی در نظر گرفته میشود. سپس روش پیشنهادی، اعمال میشود. برحسب نتایج بدست آمده اگر این مقدار صفر باشد نشاندهنده سالم بودن عضو خواهد بود. در صورت شکست کامل المان، سطح آسیب، برابر یک خواهد بود.
همانطور که پیشتر ذکر گردید دو مسئله مهم به عنوان عدم قطعیت در فرآیند تشخیص آسیب پیش رو داریم که در این تحقیق سعی به لحاظ نمودن این موارد مطابق ذیل شده است:
1- وجود نوفه در اطلاعات: حتی با دستگاههای پیشرفته نیز فقط این خطا کاهش یافته و حذف نشده است. بنابراین سعی بر اعمال این خطا شده است. بنابراین همان نوفههای تصادفی اعمال شده است.
2- وجود خطا در مدلسازی: چنانکه ممکن است مقادیر مشخصات هندسی و مکانیکی در مدلسازی اجزا محدود با مقادیر آنها در واقعیت تطابق صد در صد نداشته باشد. برای اعمال این خطا از طریق افزودن 5% ( یا بعضاً کمتر از آن) در مقادیر اولیه جرم و سختی به ماتریسهای سازه سالم اقدام شده است.
در این بخش دو مثال عددی و یک مثال آزمایشگاهی ارائه شده است. مثالهای عددی شامل یک پل قوسی و پل خرپایی که تابع هدف با الگوریتم ژنیتک بهینهیابی گردیده است و مدل آزمایشگاهی نیز شامل یک پل خرپایی که برای صحت سنجی این پل به صورت عددی مدلسازی و با استفاده از دو الگوریتم ژنتیک و گروه ذرات بهینهیابی شده است.
5-3-1- پل قوسی فولای دو بعدی
ابتدا یک پل قوسی فولادی برای نشان دادن کارایی روش ارائه شده جهت تشخیص آسیب مطابق شکل 5-7 یا 5-8 در نظر گرفته شد. سایر مشخصات سازه نظیر مدول الاستیسته مصالح، جرم حجمی مصالح، سطح مقطع و ممان اینرسی، در بند 5-2-4 ارائه شده است. سازه مذکور دارای 3 المان قائم، 4 المان مورب و 4 المان افقی و 8 گره میباشد. برای حل عددی این مسئله در نرم افزار MATLAB مدلسازی و کدنویسی صورت گرفته است. همچنین برای الگوریتم تکاملی جهت

مطلب مرتبط با این موضوع :  منبع پایان نامه دربارهطبقه بندی، تقسیم بندی، ISO

دیدگاهتان را بنویسید