پایان نامه آشکارسازی خرابی سازه‌ها به کمک سیستم فازی خوشه‌ای

تومان10,000

در این تحقیق یک روش خوشه‌بندی فازی برای شناسایی محل خرابی در عرشه یک پل بتنی به کار گرفته شده است. تعدادی سناریوی خرابی، در قسمت‌های مختلف عرشه پل به همراه 9 حسگر از نوع شتاب‌نگاشت برای دریافت پاسخ سازه به کار گرفته شده‌اند.

 

توضیحات

 

تشخیص خرابی با استفاده از داده‌های ارتعاشی به دلیل اهمیت آن در پایش سلامت سازه‌ای توجه بسیاری از محققین را به سمت خود جلب کرده است. خرابی در سازه، متغیرهای ارتعاشی آن را تغییر می‌دهد و امضای خود را بر رفتار لرزه‌ای سازه به‌جای می‌گذارد. از بین رویکردهای متفاوت تشخیص خرابی، روش‌های محاسباتی نرم به خاطر عدم نیاز به محاسبه فرکانس و اشکال مودی سازه طرفداران بسیاری دارد. در این تحقیق یک روش خوشه‌بندی فازی برای شناسایی محل خرابی در عرشه یک پل بتنی به کار گرفته شده است. تعدادی سناریوی خرابی، در قسمت‌های مختلف عرشه پل به همراه 9 حسگر از نوع شتاب‌نگاشت برای دریافت پاسخ سازه به کار گرفته شده‌اند. بار ضربه‌ای هم در سه نقطه متفاوت از عرشه اعمال شده است. محل خرابی‌ها با استفاده از خوشه‌بندی فازی سیگنال‌های برگرفته از دو اندیس متفاوت بدون محاسبه فرکانس و اشکال مودی سازه تشخیص داده شده است. نتایج نشان می‌دهد که این روش می‌تواند زمان و هزینه بازرسی‌های چشمی را کاهش داده و در شرایط واقعی مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

 

واژگان كليدي :

پایش سلامت سازه‌ای – روش‌های تشخیص خرابی – داده‌های ارتعاشی – خوشه‌بندی فازی – روش‌های محاسباتی نرم – روش اجزا محدود

(117 صفخه)

 

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………………أ

فهرست مطالب ………………………………………………………………………………………………………………….ب

فهرست جداول …………………………………………………………………………………………………………………..ه

فهرست شکل‌ها ………………………………………………………………………………………………………………….و

فصل اول :کلیات ………………………………………………………………………………………………………………..1

1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..2

1-2-هدف اصلی تحقیق ………………………………………………………………………………………….3

1-3- فرضیه‌های تحقیق ……………………………………………………………………………………………4

1-4- فصل‌بندی تحقیق ……………………………………………………………………………………………4

فصل دوم : بررسی روش‌های آشکارسازی آسیب و پیشینه آن‌ها …………………………………………………..6

2-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………….7

2-2- واژه‌ها و مفاهیم مربوط به آشکارسازی آسیب سامانه‌های پایش سلامت سازه‌ای ………………..7

2-3- روش‌های پایش سلامت سازه‌ای ……………………………………………………………………………….8

2-3-1- روش‌های بر پایه مدل ………………………………………………………………………………….8

2-3-2- روش‌های بر مبنای شکل مودها ……………………………………………………………………11

2-3-2-1- روش‌های مستقیم  بر مبنای شکل مودها …………………………………………11

2-3-2-2- روش‌های انحنا شکل مودها …………………………………………………………14

2-3-3- روش‌های بر مبنای میرایی …………………………………………………………………………..16

2-3-4- روش‌های محاسبات نرم برای پایش سلامت سازه‌ها …………………………………………17

2-3-4-1- روش‌های مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی ………………………………………18

2-3-4-2- الگوریتم ژنتیک ………………………………………………………………………..19

2-3-4-3- سیستم منطق فازی ……………………………………………………………………..22

2-3-4-4- روش‌های ترکیبی محاسباتی نرم …………………………………………………..23

2-3-4-4-1- منطق فازی و شبکه عصبی …………………………………………..23

2-3-4-4-2- شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک ……………………………………24

2-3-4-4-3- الگوریتم ژنتیک و منطق فازی ……………………………………..24

2-3-4-4-4- روش‌های خوشه‌بندی فازی………………………………………….25

2-4- مباحث نظری خوشه‌بندی فازی ………………………………………………………………………………..25

2-4-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………..25

2-4-2- فازی و شبکه عصبی در خوشه‌بندی ………………………………………………………………26

2-4-3- هدف از خوشه‌بندی چیست؟ ………………………………………………………………………27

2-4-4- الگوریتم‌های پایه خوشه‌بندی ………………………………………………………………………27

2-4-5- الگوریتم خوشه‌بندی نوع C یقین اندیشانه ……………………………………………………..28

2-4-6- خوشه‌بندی c فازی ……………………………………………………………………………………30

2-4-7- تحقیقات انجام‌شده برای تشخیص خرابی با استفاده از سیستم خوشه‌بندی فازی ……..35

فصل سوم: مدل‌سازی و مدل‌های ایجادشده در SAP2000 …………………………………………………….37

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………….38

3-2- مشخصات مصالح ………………………………………………………………………………………………….38

3-3- مدل‌های عددی بدون آسیب و آسیب‌دیده …………………………………………………………………38

فصل چهارم : پردازش اطلاعات به روش خوشه‌بندی فازی ……………………………………………………….49

4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………….50

4-2- مراحل اصلی تحلیل نتایج ……………………………………………………………………………………….50

4-2-1- استخراج و آماده‌سازی داده‌ها …………………………………………………………………..50

4-2-2- تعریف اندیس‌های تشخیص خرابی …………………………………………………………….51

4-2-2-1- اندیس 1 …………………………………………………………………………………..51

4-2-2-2- اندیس 2 …………………………………………………………………………………..52

4-2-3- تشخیص محل خرابی با استفاده از سیستم  خوشه‌بندی فازی………………………………53

4-2-3-1- بررسی سناریوهای 1 تا 9 ………………………………………………………………73

4-2-3-2- بررسی نمودار سناریوهای A تا F …………………………………………………..85

4-2-3-3- بررسی نمودار سناریوهای دوگانه……………………………………………………92

 

فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها ……………………………………………………………………………………..93

5-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………94

5-2- نتایج تحقیق …………………………………………………………………………………………………………94

5-3- پیشنهاد‌ها …………………………………………………………………………………………………………….95

منابع و مراجع…………………………………………………………………………………………………………………….96

 

×
×

سبد خرید