پایان نامه با کلید واژه های پردازش اطلاعات

سازههای استفاده شده در پلها میباشد.
فصل ششم- نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجهگیری
بارگذارىهاى ناگهانى و خاص نظیر باد و زلزله، آسیبهاى مختلفى را در سازهها ایجاد مىنماید و رخداد چنین آسیبهایی و بروز نواقصى در سازه سبب تغییر مشخصات و رفتار سازه مىگردد. همچنین با گذشت زمان و تاثیر شرایط محیطى، سبب فرسایش و زوال مصالح و در نتیجه تغییر مشخصات در سازهها میگردد. موارد مذکور سبب شده است تا شناسایى خصوصیات سیستم سازهای، پایش سلامت سازه و تشخیص آسیب موجود در آن (شدت، نوع، زمان و محل آسیب) و به یکى از مسائل مهم در علوم مهندسى، از جمله مهندسى عمران بدل گردد.
با توجه به اهمیت موضوع هدف رساله حاضر ارائه روشی برای تشخیص مکان و مقدار آسیب در سازه است. لذا با تشخیص به موقع آسیب بتوان کارایی سازه را حفظ نمود. با توجه به اینکه در سازه با رخداد آسیب( مشخصههای فیزیکی) برخی مشخصات دینامیکی و استاتیکی تغییر میکند. بنابراین روشهای پیشنهادی از این مشخصه استفاده نموده است. از سوی دیگر با پیشرفت و امکان اندازهگیری و سنجش از راه دور در سازهها با نصب وسایل اندازهگیری میتوان دادههای پیوسته از رفتار سازهها را داشته باشیم. با پردازش اطلاعات و دادهها میتوان مشخصههای دینامیکی سیستم را از جمله فرکانسها و اشکال مدی و… را بدست آورد. مطابق آنچه که گفته شد روش کار و الگوریتمهای پیشنهادی بر اساس اطلاعات دینامیکی سازه نظیر فرکانسها و اشکال مودی و یا بر اساس اطلاعات استاتیکی شامل پاسخهای استاتیکی یا تغییر مکانها سازه آسیب دیده در نظر گرفته شده است. اما از جمله موارد پیش رو در این زمینه میتوان محدودیت در تعداد سنسورها با توجه به دلایل اقتصادی، امکان وجود خطا در اندازهگیری انجام شده، امکان وجود خطا در پردازش دادهها را نام برد. بنابراین در این بخش با توجه به وجود محدودیت در تعداد سنسورها سعی شده است تا با تعداد محدودی از اطلاعات مودال( تعداد مودهای کمتر) به تشخیص آسیب در سازه با دقت بالا پرداخته شود. تا در نهایت با علم به این نکته، با اطلاعات ناکافی در اطلاعات مودال نیز بتوان آسیب را در سازه پل شناسایی نمود.
بنابراین هدف اصلی این پایاننامه ارائه روشی نوین، برای تشخیص آسیب در سازه پلهای فولادی براساس یک مسئله بهینهیابی با استفاده از اطلاعات استاتیکی و دینامیکی مربوط به سازه پل بوده است و در نهایت دو روش به منظور شناسایی آسیب پیشنهاد گردیده است. برای موارد ذکر شده از مدلسازی اجزا محدودی سازهها تا بهینهیابی در نرمافزار MATLAB برنامه نویسی شده است.
با توجه به اینکه مدلسازی عددی انجام شده است و دادهها واقعی سازه موجود نیست لذا با استفاده از سناریوهای آسیب، که این سناریوها با اعمال کاهش سختی در المانهای مشخص شده، تحلیلها صورت پذیرفته است. موارد حاصل شده نیز برای حالت با استفاده از دادههای دینامیکی یا استاتیکی در سازه در هر دو روش پیشنهادی ارائه شده است.
در ادامه برای تشخیص آسیب از تابع هدف استفاده شده، که تابعی از شاخصهای آسیب تعریف شده در اعضای سازه شامل تغییرات سختی و تغییرمکانها برای روش پیشنهادی اول( دادههای استاتیکی) و تغییرات سختی و فرکانسهای طبیعی در روش دو پیشنهادی اعمال شده است. با استفاده از الگوریتمهای پیشنهادی تابع هدف بهینهسازی گردیده است و در نتیجه محل و میزان آسیب بدست آورده شده است. کمینه شدن تابع هدف نشان دهنده صحت تشخیص میزان و محل آسیب است.
در این رساله روشی نوین برای تشخیص میزان و محل آسیب در سازهها با به حداقل رساندن تاثیر چالشهای موجود در این زمینه، ارائه شده است. برای اعمال دقت بیشتر در تشخیص آسیبها دو مورد شامل؛ 1- نوفه در اطلاعات در نظر گرفته شده هرچند که با پیشرفت در این بخش بسیاری از نوفهها کاسته شده است. 2- اعمال خطا در مدلسازی اجزا محدود با توجه به عدم تطابق کامل مشخصات فیزیکی نظیر جرم و سختی و … با واقعیت. لازم به ذکر است که هر دو روش پیشنهادی حتی با اعمال موارد فوق نیز جوابهای بسیار مناسبی در تشخیص آسیب ارائه داده است.
پس از سعی و خطاهای بسیار و یافتن تابع هدف مناسب و اقدامات در راستای رسیدن به پاسخ صحیح برای هر دو روش، در نهایت بهترین تابع هدف انتخاب و پیشنهاد گردیده است. لازم به ذکر است که صرفا نتایج نهایی برای تابع هدف در این مطالعه ارائه شده است. بنابراین توابع هدف نامناسب یا ابتدایی ارائه نشده است.
با توجه به اینکه در روش پیشنهادی اول(بر اساس دادههای استاتیکی)، اطلاعات کمتری نسبت به روش پیشنهادی دوم (بر اساس دادههای دینامیکی) نیاز است، لذا میتوان در سازههایی که سرعت کار از اهمیت بیشتری برخوردار است از این روش استفاده نمود. در مدلهای آزمایشگاه نیز بسته به نوع بارگذاری اغلب اعمال بارهای استاتیکی بسیار سادهتر خواهد بود.
در این پایاننامه به طور واضح در دو بخش عمده شامل دو روش پیشنهادی، استفاده از دادههای استاتیکی و دینامیکی، مطالعات صورت گرفته است.
در روش پیشنهادی اول(بر اساس دادههای استاتیکی)، اطلاعات کمتری نسبت به روش پیشنهادی دوم (بر اساس دادههای دینامیکی) نیاز است، پس در سازههایی که سرعت کار از اهمیت بیشتری برخوردار است از این روش استفاده نمود. در مدلهای آزمایشگاه نیز بسته به نوع بارگذاری اغلب اعمال بارهای استاتیکی بسیار سادهتر خواهد بود.
1. روش پیشنهادی اول:
2-1. در تشخیص آسیب در پل قوسی فلزی دو بعدی با سه سناریوی آسیب شامل آسیب منفرد و چندگانه با نوفههای 1،3 و 7 درصد و الگوریتم بهینهیابی ژنتیک، نتایج حاکی از دقت مناسب تشخیص آسیب میباشد. در آسیبهای ترکیبی با وجود نوفه بالا(7%) تنها در یک المان خطای بسیار کمی مشاهده گردید.
2-2. در تشخیص آسیب پل خرپایی فلزی دو بعدی با سه سناریوی آسیب دیگر شامل آسیب منفرد و چندگانه با همان نوفهها و الگوریتم بهینهیابی گروه ذرات در حالت بدون نوفه، روش پیشنهادی توانسته است محل و شدت آسیب های رخداده را بسیار مناسب تشخیص دهد.
همچنین در شدت نوفهی 7%، خطاهایی جزئی در نتایج ملاحظه میشود؛ به عنوان مثال در تک آسیب المان سالم شمارهی سه، آسیب دیده گزارش شده است، لیکن، شدت آسیب به دست آمده بسیار ناچیز میباشد و لذا هیچ ایرادی بر کلیت و پایداری روش ارائه شده وارد نمیکند.
2-3. در صحت سنجی روش پیشنهادی اول در حالت عملی به تشخیص آسیب در یک مدل آزمایشگاهی پرداخته شده است. در روش پیشنهادی اول با بهرهگیری از الگوریتم ژنتیک و گروه ذرات در مقایسه با مدل آزمایشگاهی آسیب را با دقت مناسبی شناسایی نموده است. نتایج حاکی از دقت بالا و اختلافات بسیار کم بین نتایج واقعی و شناسایی شده در روش پیشنهادی اول میباشد.
در نهایت ملاحظه میگردد در تشخیص آسیب توسط روش پیشنهادی اول با دادههای استاتیکی بهینهیابی با الگوریتم ژنیتک نسبت به بهینهیابی توسط الگوریتم گروه ذرات سازگاری بیشتری با این روش دارد و پاسخهای بسیار دقیقی را نتیجه میدهد.
3. روش پیشنهادی دوم:
3-1. تشخیص آسیب در تیر دو بعدی با سه سناریوی آسیب شامل آسیب منفرد و چندگانه با نوفه و تعداد 10و15 مود با استفاده از الگوریتم بهینهیابی BB-BC صورت گرفته است. در این سازه نیز همچنان دقت تشخیص آسیب بسیار مناسب بوده و حتی در آسیب ترکیبی و تعداد مود کمتر در خطایی بسیار جزئی کمتر از 0/9% آسیب در سه المان نشان داده شده است.
3-2. تشخیص آسیب در خرپای فولادی دو بعدی با اعضای بیشتر با سه سناریوی آسیب دیگر شامل آسیب منفرد و چندگانه با نوفهها و تعداد 10و15 مود با استفاده از الگوریتم بهینهیابی BB-BC صورت قرار گرفته است. در 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 1 و12 مقدار بسیار ناچیزی (حدود 1 درصد) و در عضو 13 مقدار ناچیز (حدود 3 درصد) آسیب تشخیص داده شده است.
3-3. تشخیص آسیب در پل خرپای فلزی دو بعدی با سه سناریوی آسیب شامل آسیب منفرد و چندگانه با نوفه3% و بهرهگیری از 10،5 و 14 مود و الگوریتم بهینهیابی PSOPC پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده دقت بالای تشخیص آسیب حتی در حالت استفاده از تعداد مودهای کمتر و آسیب ترکیبی در خطایی بسیار جزئی در یک المان کمتر از 4% آسیب نشان داده شده است.
3-4. مجددا برای آزمودن این روش تشخیص آسیب یک پل خرپای فولادی دو بعدی با تعداد اعضا و پیچیدگی بیشتر و شکل چیدمان متفاوت با سه سناریوی آسیب دیگر شامل آسیب منفرد و چندگانه با نوفه 15 درصد و 10مود اول و با استفاده از الگوریتم بهینه یابی CSS صورت گرفت. تشخیص آسیب در این خرپا شناسایی آسیب با این روش را به روشنی نشان داد. در سناریوی ترکیبی با تعداد آسیبهای بیشتر نیز در حالت تعداد مودهای کمتر( 10 عدد) خطای بسیار ناچیزی(کمتر از 0/5 درصد) در سه عضو و خطای ناچیز (حدود 4 درصد) در 1 عضو وجود داشته است که خود مبین دقت بالای روش پیشنهادی میباشد. همچنین تاثیر نوفه در جوابها در استفاده از این الگوریتم کمتر شده و دقت را کمتر متأثر نموده است.
3-5. برای صحت سنجی روش پیشنهادی دوم در بخش دادههای دینامیکی نیز به مقایسه نتایج با آزمایشات پرداخته شده است. در این بخش از الگوریتمهای بهینهیابیBB-BC و گروه ذرات به همراه سه سناریو به صورت جداگانه بهره جسته شده است. مقایسه نتایج تجربی و مدلسازی نشان دهنده صحت و دقت روش پیشنهادی میباشد.
در نهایت ملاحظه میگردد در تشخیص آسیب توسط روش پیشنهادی دوم در سازه های با تعداد اعضای بیشتر و پیچیدهتر الگوریتم CSS در مقایسه با دو الگوریتم دیگر این بخش جوابهای دقیقتری نتیجه داده است. همچنین این الگوریتم با جمعیت اندک و تعداد تکرار کمتر قادر به شناسایی مکان و مقدار آسیب در المانهای آسیب دیده با دقت بالایی بوده است.
در مورد سازه های با تعداد اعضا متوسط الگوریتمPSOPC جوابهای بهتری ارائه داده است.
– همچنین لازم به ذکر است در سازههای با تعداد متوسط اعضا و تعداد آسیبهای بیشتر، الگوریتم BB-BC دارای همخوانی بیشتری با روش پیشنهادی و در نتیجه دقت بالاتری بوده است.
– این الگوریتم با عملکرد دو فازه خود، مراحل جستجوی کلی و محلی حل بهینه را به خوبی انجام میدهد به طوری که در فاز اول ناحیهای از فضای جستجو که در آن حل بهینه قرار دارد توسط الگوریتم اکتشاف میگردد و در فاز دوم جستجوی محلی اطراف بهترین حل فاز قبلی انجام میگیرد که باعث افزایش دقت نتایج حاصل از فاز اول میگردد.
– لازم به ذکر است که زمان انجام محاسبات توسط برای روش BB-BC کمی بیشتر از سه روش دیگر است، ولی در هر صورت هر چهار الگوریتم زمان مشابهی را برای انجام محاسبات نیاز دارند.
در ادامه به بیان مزایا و محدودیتهای روشهای مورد استفاده بر پایه دادههای استاتیکی و دینامیکی پرداخته شده است.
از جمله مزایای روش تشخیص آسیب بر اساس پاسخهای استاتیکی میتوان موارد ذیل را نام برد:
1- محاسبه آسان مقادیر پاسخ استاتیکی در درجات آزادی سازه حتی در سازههای پیچیدهتر.
2- وجود کارایی روش حاضر در محاسبه مقادیر پاسخ استاتیکی در درجات آزادی سازه با وجود بارگذاری ثقلی.
3- قابلیت اعمال این روش برای سازه های سه بعدی.
4- کارایی مناسب روش با وجود نوفه و خطا در مقادیر پاسخ استاتیکی.
از جمله محدودیتهای روش تشخیص آسیب بر اساس پاسخهای استاتیکی میتوان موارد ذیل را نام برد:
1- کارایی بهتر روش

مطلب مرتبط با این موضوع :  منابع پایان نامه با موضوعقانون حاکم، پژوهشگران

دیدگاهتان را بنویسید