تشخیص خسارت سازه ای توسط داده های مودال
چکیده
هدف اصلی این پژوهش، تشخیص مکان و شدت خسارت سازه ای توسط داده های مودال می باشد. برای رسیدن به این هدف، با روش های نظری شناسایی داده های مودال، ابهام ها و کاستی های روش های موجود بهبود داده شده و با انجام رابطه سازی های نوین، راه کاری واقع بینانه و کاربردی برای تشخیص خسارت سازه ای پیشنهاد شد. برای مکان یابی خسارت از رابطه های پیشنهادی شاخص مکان یابی خسارت برای سختی (sdli) و شاخص مکان یابی خسارت برای جرم (mdli) استفاده شد. این شاخص ها با روش بروز رسانی مستقیم الگوی سازه و تغییرات قطر اصلی ماتریس های جرم و سختی در اثر خسارت به دست آمدند. برای تعیین شدت خسارت، دو تابع حساسیت بسیار نوین و کارآمد بر پایه مفاهیم کارمایه کرنشی مودال (mse) و شاخص اطمینان مودال (mac) پیشنهاد شد. در روش های پیشنهادی، نخست با مفهوم کارمایه کرنشی مودال و روش لاگرانژ، حساسیت کارمایه کرنشی مودال برای تعیین شدت خسارت ها بر اساس معیار تغییرات سختی رابطه سازی شد. سپس با بهره جستن از شاخص اطمینان مودال و روش لاگرانژ، رابطه پیشنهاد شده حساسیت شاخص اطمینان مودال (mac) بر اساس معیار تغییرات جرم معرفی شد. همچنین مشتق گیری های عددی تابع های حساسیت با روش برون یابی ریچاردسون بهبود پیدا کردند. در تعیین شدت خسارت ها، برخی از معادله های خسارت رایج مانند تابع های نیوتن آزموده شدند و خطاهای آن ها آشکار و برای فراهم ساختن نتیجه های قابل قبول، چند معادله خسارت کاربردی و توانمند پیشنهاد شد. این معادله های پیشنهادی حل شده و شدت خسارت به ترتیب توسط روش تکراری باقیمانده حداقل کمترین مربعات (lsmr)، روش منظم سازی تیخونوف (trm) و روش پیشنهادی منظم سازی تیخونوف افزاینده (atrm) تعیین شدند. روش های trm و atrm تاثیرات نوفه و شدت آن ها را در تعیین شدت خسارت کاهش داده و نتیجه های بدست آمده در این فرآیند را بهبود می دهند. درستی روش های پیشنهادی با چهار نمونه عددی شامل سامانه 8 درجه آزادی، قاب برشی شش طبقه، خرپای مستوی فولادی و قاب مستوی بتنی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این راستا، خسارت در سامانه 8 درجه آزادی و قاب برشی، به صورت کلی بررسی شدند. همچنین، تشخیص خسارت در خرپای فولادی و قاب بتنی به صورت محلی مورد ارزیابی قرار گرفتند. سرانجام، نتیجه های بدست آمده نشان دادند که روش های sdli و mdli با دقت خوبی می توانند مکان خسارت در سازه را شناسایی کنند. در این راستا، بلندترین قله ها در نمودارهای این روش ها، بیان کننده مکان دقیق خسارت می باشند. همچنین از نتیجه های بدست آمده از فرآیند تعیین شدت خسارت در شرایط عدم وجود نوفه، می توان پی برد که روش های پیشنهادی lsmr، trm و atrm توانایی مطلوبی برای محاسبه مقدارهای شدت آسیب های سازه ای با استفاده از تابع های حساسیت پیشنهاد شده، دارند. با این حال، در شرایط اعمال نوفه به داده های مودال، روش atrm نتیجه های درست تر و قابل قبول تری در تعیین شدت خسارت نسبت به دو روش دیگر دارد.