تشخیص آسیب سازه با استفاده از پاسخ های دامنه زمانی و یک روش بهینه سازی
چکیده
یک روش کارآمد برای تعیین موقعیت مکانی و شدت آسیب های ساختاری با استفاده از پاسخ های دامنه زمانی و یک روش بهینه سازی پیشنهاد شده است. پاسخ های دامنه زمانی مورد استفاده در این پژوهش، شتاب های نودال (گرهی) اندازه گیری شده در برخی نقاط یک ساختار در معرض فشار هستند. شتاب های گرهی ساختار از طریق روش همگام سازی زمانی نیومارک به دست می آید. در ابتدا، با استفاده از شتاب های گرهی بدست آمده برای سازه آسیب دیده و یک مدل تحلیلی از سازه، یک تابع هدف برای بهینه سازی تعریف شده است. سپس مسئله تشخیص آسیب مبتنی بر بهینه سازی، با استفاده از یک الگوریتم تکاملی دیفرانسیلی برای پیدا کردن موقعیت و شدت آسیب حل شده است. به منظور ارزیابی دقت روش پیشنهادی، چهار نمونه عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی، کارایی و بازده بالای این روش را در شناسایی صحیح آسیب با توجه به اندازه گیری و سنجش صدا نشان می دهد.
1. مقدمه
سازه های مهندسی عمران ممکن است در طول عمر مفید خود آسیب های ناشی از منابع مختلف مانند شرایط محیطی ناگوار، بارگذاری بیش از حد، فرسودگی مواد یا عدم نگهداری کافی را تجربه کنند. برای جلوگیری از خرابی و خسارت های سنگین و افزایش طول عمر سازه ها، شناسایی آسیب های اولیه و مهم ضروری است. در مهندسی، روش های تشخیص آسیب به دو دسته عمده روش های مخرب و غیر مخرب طبقه بندی می شوند. به طور کلی، روش های مخرب با توجه به معایب آنها مناسب نیستند؛ بنابراین، استفاده از روش های غیر مخرب توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. اعمال روش های تشخیص آسیب غیر مخرب به سازه های بزرگ که به مشاهدات محلی در یک منطقه محدود می شود، بسیار وقت گیر و گران است. موج فشار، اولتراسونیک، اشعه ایکس، صدا شناسی و رادیوگرافی نمونه هایی از این روش ها هستند. در مقابل، روش های تشخیص آسیب مبتنی بر ارتعاش، یک روش غیر مخرب جهانی بر اساس این اصل است که آسیب و خسارت، خواص فیزیکی را تغییر می دهد که این امر منجر به تغییر خواص دینامیکی سازه نیز می شود. بنابراین، می توان از طریق ویژگی های دینامیک ارتعاش سازه، آسیب را پیش بینی کرد.
ABSTRACT
An efficient method is proposed to determine the location and severity of structural damage using time domain responses and an optimization method. The time domain responses utilized here are the nodal accelerations measured at the limited points of a structure subjected to an impulse load. The nodal accelerations of the structure are obtained by Newmark time integration method. Firstly, using nodal accelerations extracted for the damaged structure and an analytical model of the structure, an objective function is defined for optimization. Then, the optimization-based damaged detection problem is solved via a differential evolution algorithm for finding the location and severity of damage. In order to assess the accuracy of the proposed method, four numerical examples are considered. Simulation results reveal the efficiency of the method for properly identifying damage with considering measurement noise.
1. Introduction
Civil engineering structures, during their service life, may experience damage caused by various sources such as harsh environmental conditions, overloading, ageing materials or inadequate maintenance. In order to prevent catastrophic failure and prolong the service life of the structures, early and reliable damage identification is necessary. In engineering practices, damage detection methods are categorized into two major groups as destructive and non-destructive methods. In general, the destructive methods due to their disadvantages are not appropriate; therefore, the use of non-destructive methods has attracted much attention. The non-destructive damage detection methods, which are restricted to local observations in a limited area, when applied to large structures, are very time consuming and expensive. The stress wave, ultrasonic, X-ray, acoustics and radiography are the examples of these methods. In contrast, vibration-based damage detection methods are global non-destructive ones based on the principle that the damage changes the physical properties leading to altering dynamic properties of a structure. Therefore, by utilizing the dynamic characteristics from the structural vibration, damage can be predicted.
چکیده
1. مقدمه
2. استفاده از پاسخ های دامنه زمانی به عنوان یک شاخص آسیب
3. روش پیشنهادی برای تشخیص آسیب
3.2 تابع هدف
3.3. الگوریتم بهینه سازی
4. نمونه های عددی و مطالعه پارامتری
4.1 بررسی حساسیت
4.2 قاب 45 المان
5. نتیجه گیری
منابع
ABSTRACT
1. Introduction
2. Use of time domain responses as a damage indicator
3. The proposed damage detection method
3.1. Damage variables
3.2. Objective function
3.3. The optimization algorithm
4. Numerical examples and parametric study
Example 1: 15-element beam
Example 2: 31-bar planar truss
Example 3: 15-element planar frame
4.1. Sensitivity study
4.2. 45-element frame
5. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه