پایان نامه تشخیص آسیب در پلهای فولادی با استفاده از الگوریتم های تکاملی
رشته : ارشد عمران – سازه
فرمت : word
چکیده :
دوره بهره برداری از سازه¬های ساخته شده به دست بشر محدود بوده و تحت ه‍یچ شرایط‍ی ابدی نیست. وجود عوامل مختلف داخل‍ی و خارج‍ی باعث می¬شوند که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره¬برداری دچار مشکل جدی و حت‍ی به طور کامل منهدم شود. شناسایی آسیب در یک سازه در دهه¬های اخ‍یر توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا کشف زود هنگام آسیب می¬تواند از خراب‍ی فاجعه بار سازه¬ها جلوگیری کند. همچنین در صورت تشخیص و رفع به موقع ع‍یوب و آسیب می¬توان به عمر مف‍ید سازه¬ها افزود و باعث استفاده بهینه از سرمایه مل‍ی و صرفه جویی در مصرف منابع گردید.
در این میان سنجش سلامتی پل¬ها و اطمینان از سطح ایمنی آنها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. رخداد آسیب¬های کوچک، گرچه کارایی پل¬ها را مختل نمی¬سازد، اما می¬تواند رفتار سازه را در برابر بارهای ضربه¬ای و ناگهانی تحت الشعاع قرار دهد و به انهدام ناگهانی ستون¬ها یا عرشه¬ی پل منجر شود. در این پایان¬نامه، روش¬هایی نوین، برای تشخیص آسیب در سازه پل¬های فولادی با استفاده از اطلاعات استاتیکی و دینامیکی پیشنهاد گردیده است. برای این منظور، مسأله¬ی تشخیص آسیب در پل¬ها، بصورت یک مسأله¬ی معکوس تعریف و توابع هدف مختلفی پیشنهاد شده است. سپس با کمک روش¬های بهینه¬یابی تکاملی به حل مسأله¬ و یافتن پاسخ¬های بهینه این توابع هدف پرداخته شده است. روش¬های بهینه¬یابی تکاملی، بر مبنای پدیده¬های طبیعی استوار بوده و قابلیت جستجوی فضای پاسخ را با رویکردی آماری-احتمالاتی دارا می¬باشد و لذا قادرند مسائل پیچیده را با سرعت بسیار بالایی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. بنابراین از الگوریتم¬های متعددی نظیر ژنتیک، اجتماع ذرات، انفجار بزرگ و گروه ذرات باردار در بهینه¬یابی استفاده شده است. برای یافتن پاسخ مناسب، سعی و خطای بسیار صورت پذیرفته است. در ادامه به منظور بررسی کارایی روش¬های ارائه شده، از مثال¬های عددی مختلفی نظیر تیر، چهار نوع خرپا و پل قوسی شکل استفاده شده و تحت سناریوهای آسیب مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیرات عواملی چون نوفه¬ها، تعداد مودهای محدود، بررسی شده است. همچنین در مثالی نیز برای کاهش اثرات انتخاب نوع الگوریتم بر پاسخ¬ها، سازه بزرگی با الگوریتم¬های مختلف بررسی و مورد تشخیص آسیب قرار گرفته است. نتایج در مورد تمام سازه¬های بررسی شده نشان دهنده کارایی و صحت روش¬های پیشنهادی با حضور نوفه در سطح¬های بالاست. برای حصول اطمینان از درستی روش پیشنهادی برای تشخیص آسیب در سازه¬های واقعی، از نتایج آزمایشگاهی یا مثال¬های شاهد موجود در این زمینه با هر دو روش پیشنهادی استفاده گردیده است. در نهایت ملاحظه گردید در تشخیص آسیب توسط روش پیشنهادی دوم در سازه¬های با تعداد اعضای بیشتر و پیچیده¬تر، الگوریتم گروه ذرات باردار در مقایسه با سه الگوریتم دیگر جواب¬های دقیق¬تری نتیجه داده است. همچنین این الگوریتم با جمعیت اندک و تعداد تکرار کمتر قادر به شناسایی مکان و مقدار آسیب در المان¬های آسیب دیده با دقت بالایی بوده است. در مورد سازه¬های با تعداد اعضا متوسط و تعداد آسیب¬های کمتر، الگوریتمPSOPC جواب¬های بهتری ارائه داده است. همچنین لازم به ذکر است در سازه¬های با تعداد متوسط اعضا و تعداد آسیب¬های بیشتر، الگوریتمBB-BC دارای همخوانی بیشتری با روش پیشنهادی و در نتیجه دقت بالاتری بوده است. در انتها می¬توان گفت نتایج بدست آمده، مؤید کارایی و دقت مناسب روش¬های پیشنهادی در تشخیص آسیب در پل¬ها با وجود نوفه بالا می¬باشد.
واژه¬های کلیدی:
پل فولادی، تشخیص آسیب، الگوریتم¬های تکاملی، داده¬های استاتیکی، داده¬های دینامیکی
فهرست :
فصل اول- کلیات ۱۳
۱-۱- مقدمه ۲
۱-۲- پایش سلامت سازه¬ها ۴
۱-۳- آسیب در پل¬ها ۴
۱-۴- هدف و گستره رساله حاضر ۵
۱-۵- ابعاد رساله ۸
فصل دوم- مرور ادبیات فنى و تاریخچه مطالعات پیشین ۲
۲-۱- مقدمه ۱۰
۲-۲- شناسایی آسیب با استفاده از آنال‍یز تحل‍یل‍ی با فرایند معکوس ۱۲
۲-۲-۱- روش¬های محاسبه سخت ۱۲
۲-۲-۲- روش¬های محاسبه نرم ۱۳
۲- ۳- تغییر در خصوصیات مودى ۱۳
۲- ۳- ۱- تغییر فرکانس ۱۴
۲- ۳-۲- تغییر میرائى ۱۶
۲- ۳-۳- تغییر اشکال مودی ۱۶
۲-۴- کنترل پاسخ ۱۷
۲-۵- تغییرات تابع پاسخ فرکانسى و تابع پاسخ ضربه ۱۷
۲-۶- روش¬هاى احتمالاتی ۱۷
۲-۶-۱- مشخصه توابع چگالی احتمال ۱۸
۲-۶- ۲- آزمون همبستگى ۱۸
۲-۶-۳- تابع وابستگى ۱۹
۲-۷- مدل¬هاى خانواده ARMA ۱۹
۲- ۸- ماتریس نرمی ۱۹
۲-۹- اصلاح ماتریس¬هاى مشخصه ۲۰
۲-۱۰- تئورى انتشار امواج ۲۰
۲-۱۱- شناسایی آسیب با استفاده از الگوریتم بهینه¬یابی ۲۱
۲-۱۱-۱- شناسایی آسیب با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۲۱
۲-۱۱-۲- تشخیص آسیب بر اساس سایر روش¬های بهینه¬یابی ۲۲
۲- ۱۲- تشخیص آسیب بر اساس پردازش سیگنال¬ها ۲۳
۲-۱۲-۱- پردازش در حوزه زمان ۲۳
۲- ۱۲-۲- پردازش در حوزه فرکانس ۲۵
۲-۱۲-۲-۱- تحلیل فوریه ۲۶
۲-۱۲-۲-۲- تبدیل فوریه با زمان کوتاه ۲۶
۲-۱۲-۲-۳- تحلیل ویولت (موجک) ۲۷
۲-۱۲-۲-۴- بسته ویولتی (ویولت پکت) ۲۸
۲-۱۲-۲-۵- تحلیل کرولت ( منحنیک) ۳۰
۲- ۱۲-۳- پردازش در حوزه زمان- فرکانس ۳۰
۲-۱۲-۳-۱- ارائه ویگنر- ویل ۳۳
۲-۱۲-۳-۲- کلاس کوهن ۳۴
۲-۱۳-تاریخچه مطالعات در زمینه تشخیص آسیب در سازه پل¬ها ۳۵
۲-۱۳-۱- مقدمه ۳۵
۲-۱۳-۲- تشخیص آسیب در سازه پل¬ها با استفاده از شبکه¬های عصب‍ی ۳۵
۲-۱۳-۳- تشخیص آسیب در سازه پل¬ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۳۸
۲-۱۳-۴- تشخیص آسیب در سازه پل¬ها با استفاده از روش¬های پردازش سیگنال ۴۰
۲-۱۳-۵- تشخیص آسیب در سازه پل با استفاده از داده¬های ناقص ۴۲
۲-۱۴- تاریخچه مطالعات در زمینه تشخیص آسیب با استفاده از داده¬های استاتیکی ۴۲
۲-۱۵- جمع¬بندی ۴۴
فصل سوم- روش¬ها و الگوریتم¬های بیهنه¬یابی ۴۶
۳-۱- مقدمه ۴۷
۳-۲- انواع روشهای بهینه¬یابی ۴۷
۳-۲-۱- روش¬های شمارشی ۴۷
۳-۲-۲- روش¬های محاسباتی- عددی ۴۸
۳-۲-۳- روش¬های تکاملی ۴۸
۳-۳- الگوریتم ژنتیک ۴۸
۳-۳-۱- مقدمه ۴۸
۳-۳-۲-ساختار الگوریتم ژنتیک ۵۰
۳-۳-۳-اجزای الگوریتم ژنتیک ۵۱
۳-۳-۳-۱- متغیرهای طراحی ۵۱
۳-۳-۳-۱-۱- متغیرهای طراحی گسسته ۵۱
۳-۳-۳-۱-۲- متغیرهای طراحی پیوسته ۵۲
۳-۳-۳-۲- تابع صلاحیت ۵۲
۳-۳-۳-۲-۱- درجه¬بندی تابع صلاحیت ۵۳
۳-۳-۴- عملگرهای ژنتیک ۵۵
۳-۳-۴-۱- عملگرتکث‍یر ۵۶
۳-۳-۴-۲- عملگر پ‍یوند ۵۷
۳-۳-۴-۳- عملگرجهش ۵۹
۳-۳-۵- شکاف نسل ۶۰
۳-۳-۶- مزایای الگوریتم ژنتیک ۶۱
۳-۴- الگوریتم بهینه یابی گروه ذرات (PSO) ۶۱
۳-۴-۱- مقدمه ۶۱
۳-۴-۲- نحوه ارتباط بین اجزاء در فرآیند رسیدن به هدف ۶۳
۳-۴-۲-۱- همسایگی جغرافیایی ۶۳
۳-۴-۲-۲- همسایگی به شیوه شبکه های اجتماعی ۶۳
۳-۴-۳- تشریح روش گروه ذرات ۶۴
۳-۴-۳-۱- همگرایی الگوریتم PSO ۶۶
۳-۴-۳-۲- بهبودهای الگوریتم ۶۷
۳-۴-۳-۳- مواجهه با محدودیت¬ها ۶۸
۳-۴-۴- الگوریتم گروه ذرات با گروه منفعل (PSOPC) ۶۹
۳-۵- الگوریتم ۷۰
۳-۵-۱- مقدمه ۷۰
۳-۵-۲- تشریح روش BB-BC ۷۰
۳-۶- الگوریتم جستجوی سیستم باردارشده (CSS) ۷۵
۳-۶-۱- مقدمه ۷۵
۳-۶-۱-۱- قوانین الکتریکی ۷۵
۳-۶-۱-۲- قوانین مکانیک نیوتنی ۷۶
۳-۶-۲- روش جستجوی سیستم ذرات باردار با متغیرهای پیوسته ۷۷
۳-۶-۳- راندمان قوانین CSS ۸۴
۳-۷- سایر الگوریتم¬ها ۸۶
۳-۸- جمع¬بندی ۸۶
فصل چهارم- روشهای پیشنهادی تشخیص آسیب در سازه با الگوریتم¬های تکاملی ۸۷
۴-۱- مقدمه ۸۸
۴-۲- روش پیشنهادی اول- استفاده از اطلاعات استاتیکی برای تشخیص آسیب ۸۹
۴-۲-۱- فرضیات در استفاده از داده¬های استاتیکی ۸۹
۴-۲-۲- تشخیص آسیب در سازه بر اساس پاسخ¬های استاتیکی ۹۰
۴-۲-۳- اعمال اثرات نوفه در تشخیص آسیب استاتیکی ۹۲
۴-۳- روش پیشنهادی دوم- استفاده از اطلاعات دینامیکی برای تشخیص آسیب ۹۳
۴-۳-۱-فرضیات در استفاده از دادههای دینامیکی ۹۳
۴-۳-۲- تشخیص آسیب در سازه بر اساس پاسخهای دینامیکی ۹۳
۴-۳-۲-۱- روش اول تشخیص آسیب در سازه ۹۳
۴-۳-۲-۲- روش دوم تشخیص آسیب در سازه ۹۵
۴-۳- ۳- اعمال اثرات نوفه در تشخیص آسیب دینامیکی ۹۷
۴-۴- عدم قطعیت¬ها در تشخیص آسیب ۹۷
۴-۵- شیوه انجام تشخیص آسیب ۹۸
فصل پنجم- تجزیه وتحلیل نتایج تحقیق ۱۰۱
۵-۱- مقدمه ۱۰۲
۵-۲- سازههای مورد بررسی برای تشخیص آسیب ۱۰۲
۵-۲-۱-مقدمه ۱۰۲
۵-۲-۲- تیر فولادی ۱۰۴
۵-۲-۳- پل خرپایی فولادی ۱۰۴
۵-۲-۳-۱-پل خرپایی ۱ ۱۰۴
۵-۲-۳-۲- پل خرپایی ( Belgian) شماره ۲ ۱۰۵
۵-۲-۳-۳- پل خرپایی ( Belgian) شماره ۳ ۱۰۶
۵-۲-۴- پل قوسی فلزی ۱۰۶
۵-۳- تشخیص آسیب با استفاده از داده¬های استاتیکی ۱۰۸
۵-۳-۱- پل قوسی فولای دو بعدی ۱۰۹
۵-۳-۲- پل خرپایی فولای دو بعدی ۱۱۲
۵-۳-۳- بررسی مدل آزمایشگاهی ۱۱۵
۵-۴- تشخیص آسیب با استفاده از داده¬های دینامیکی ۱۲۲
۵-۴-۱- پل خرپایی فولای دو بعدی ۱۲۳
۵-۴-۲- پل تیر شکل فولای دو بعدی ۱۲۶
۵-۴-۳- پل خرپایی فولای دو بعدی( BELGIAN) ۱۲۹
۵-۴-۴- پل خرپایی فولای دو بعدی(BOWSTRING) ۱۳۳
۵-۴-۵- پل خرپایی فولای ۱۳۶
۵-۴-۶- بررسی مدل آزمایشگاهی ۱۳۹
فصل ششم- نتیجه¬گیری و پیشنهادات ۱۴۵
۶-۱- نتیجه¬گیری ۱۴۵
۶-۲- پیشنهادات ۱۴۹
مراجع ۱۵۰
پیوست ۱- واژه نامه ( فارسی- انگلیسی) ۱۶۰
این پروژه به عنوان کمک آموزشی و در راستای تکمیل مطالعات شما ، در وبسایت قرار گرفته است .
لطفا از این پروژه به عنوان پایان نامه و یا پروژه تخصصی استفاده ننمایید .
- فاقد لینک دانلود و فروش. این پروژه فقط جهت معرفی در سایت قرار گرفته است. [purchase_link id=”6428″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”green”]
پیشنهاد:
تشخیص رفتار لرزه ای مخازن روزمینی فولادی استوانه ای…
پروژه بررسی یک مدل تکاملی برای بهینه سازی مسیر راه- پروژه بهینه سازی رفتار لرزه ای سازه های فولادی با…
- پروژه تحلیل جریان در اطراف پایه پلهای موجود در کانال…
- پروژه تخصصی بررسی آسیب پذیری لرزه ای سازه های آجری…
- پروژه مطالعه اثر انعطاف پذیری خاک بر توزیع آسیب…