روش به‌روزرسانیِ ارتعاش-محور برای سلامت‌سنجی سازه‌ها با کمک الگوریتم بهینه یاب پروانه-شعله

Abstract

در این مقاله یک رویکرد جدید بروزرسانی مدل برای سلامت‌سنجی و تعیین محل و شدت آسیب در سازه­ های مهندسی ارائه می­ گردد. به این منظور، یک تابع هدف حساس به رخداد آسیب برپایه­ ی تابع خطای مستقیم با کمک روش انطباق نقطه ­ای و به­ کارگیری اطلاعات مودال سازه­ ی آزمایش‌شده و مدل تحلیلی آن معرفی می ­شود. در این تابع هدف، اطلاعات مودال (بسامدهای طبیعی و شکل­های مود متناظر) به‌صورت مستقیم و بدون واسطه ترکیب می­ شوند که این امر سهولت ارزیابی تابع هدف و حساسیت زیاد آن به رخ‌داد آسیب را به‌دنبال دارد. به‌منظور یافتن جواب بهینه­ ی مسئله که همان آسیب­ های شناسایی شده در سازه است، از الگوریتم بهینه­ یابی پروانه-شعله استفاده می­ شود. الهام بخش اصلی این الگوریتم، همگرایی مارپیج پروانه ­ها به سمت شعله ­های مصنوعی می­ باشد. بروزرسانی موقعیت پروانه­ ها نسبت به شعله­ ها که بهترین جواب­ های بدست آمده در طول تکرارها می­ باشند، احتمال همگرایی زودرس به نقاط بهینه‌ی محلی را کاهش داده، همگرایی الگوریتم به نقطه‌ی اکسترمم کلی را تضمین می­ نماید. کارآیی روش پیشنهادی با مطالعه­ ی سه مثال عددی که شامل یک قاب برشی هفت طبقه، یک تیر ساده و یک خرپای دو بعدی می­ باشد، ارزیابی می­ گردد. در این مطالعه هر کدام از سازه­ ها با روش اجزا­ی محدود مدل‌سازی شده و آسیب با کاهش سختی در عضوهای آسیب دیده، شبیه سازی می ­شود. هم‌چنین اثر وجود نوفه­ ی تصادفی در داده ­های ورودی بر روی عملکرد روش پیشنهادی بررسی می­ شود. نتایج به‌دست‌آمده عملکرد خوب و پایدار روش مطرح شده را برای شناسایی آسیب نشان می­ دهد.