آنالیز مودال غیر خطی سازه ها با انتخاب خودکار پارامترها به کمک روش الگوریتم ژنتیک

اغلب سازه های مهندسی دربردارنده عناصر غیرخطی اند. بسته به شرایط دینامیکی و سطح نیروهای خارجی وارده، در مواردی فرض خطی بودن رفتار سازه قابل توجیه می باشد. با این وجود، طراحی سازه های پیچیده و حساس نیازمند در نظر گرفتن کوچکترین رفتار غیرخطی می باشد. بنابراین، کشف، مکان یابی و شناسایی پارامتریک موفق عناصر غیرخطی در چنین مواردی اهمیت فوق العاده ای دارد. اکثر روشهای شناسایی غیرخطی نیازمند شناخت ابتدایی از نوع عوامل غیرخطی حاضر در سیستم بوده و از کتابخانه ای از ردپاهای انواع مختلف عوامل غیرخطی، براساس بازرسی بصری به منظور مشخص کردن پارامترهای غیرخطی استفاده می کنند. این شیوه در شرایطی که چندین نوع عامل غیرخطی به طور همزمان در یک یا چندین مکان از سازه وجود داشته باشد و به ویژه در صورت وجود همزمان بیش از یک نوع عنصر غیرخطی در یک نقطه، به دلیل پیچیدگی در شکل نمودارها و مشکلات پیش رو در قضاوت بصری عملی نخواهد بود. این رساله یک روش جدید آنالیز مودال غیرخطی با هدف شناسایی سازه های غیرخطی ضعیف با عناصر غیرخطی محلی ارائه می کند. هدف کلی، تعیین نوع و شناسایی عناصر غیرخطی بدون بازرسی های بصری و با استفاده از کتابخانه ای از ردپای انواع مختلف عناصر غیرخطی است. ابتدا روش در مسیر مستقیم با تحلیل یک سیستم تئوری کلی مطرح می گردد. سپس این مفهوم به منظور استفاده در شناسایی غیرخطی از طریق مسیر معکوس همان روش بسط داده می شود. روش مسیر مستقیم که "فرمولاسیون هیبریدی" نامیده شده است، بر پایه تکنیک بروزرسانی مدل پیشنهادی در این رساله می باشد.روش یک فرمولاسیون هیبریدی برای توابع پاسخ فرکانسی سیستمهای چند درجه آزادی غیر خطی بر پایه روش smurf ارائه می کند. این روش توانایی تولید توابع پاسخ فرکانسی در درجات آزادی های دلخواه سازه را دارد. اصطلاح "هیبرید" در عنوان این روش بیانگر این مطلب است که در حالیکه عوامل غیر خطی به فرم توابع توصیفی بر پایه المانهای فضایی به کار گرفته می شوند، زیر سیستم خطی با بیان بصورت frf کاهش می یابد. این روش از چندین frf به جای مدل فضایی سیستم استفاده می کند که سبب کاهش هزینه محاسباتی آن می گردد. علاوه بر این، استفاده از توابع پاسخ فرکانسی حاصل از اندازه گیری آزمایشگاهی برای زیر سیستم خطی امکان پذیر است. معکوس "روش فرمولاسیون هیبریدی" ، به عنوان یک ابزار شناسایی ارائه شده است. روش پیشنهادی بر پایه این حقیقت است که سازه های غیرخطی تحت شرایط خاص، خطی رفتار می کنند و از پاسخ های زیر سیستم خطی استفاده می کند. از الگوریتم ژنتیک (ga) به عنوان یک تکنیک بهینه سازی به منظور استخراج پارامترهای غیرخطی بهره گرفته شده است. با ارائه یک روش حذف ژن و افزودن آن به الگوریتم ژنتیک، قابلیت تشخیص و یافتن مکان و نوع عوامل غیرخطی فراهم گردیده است. روش پیشنهادی به دلیل استفاده از مفهوم حذف ژن در پروسه بهینه سازی به کمک الگوریتم ژنتیک توانایی تشخیص عوامل غیرخطی موجود در سیستمهای چند درجه آزادی را در حالی که مکان و نوع عوامل غیرخطی از پیش مشخص نبوده و بدون شناخت در خصوص درصد احتمال حضور انواع مختلف غیرخطی، را داراست. در نهایت روشهای پیشنهادی به منظور تحلیل یک سازه تجربی با عنصر غیرخطی مرتبه سه استفاده می شوند. محدودیتها و مشکلات پیش روی آزمایشها و تکنیک کنترلی بکارگرفته شده برای بدست آوردن داده های تجربی از تست با جزئیات توضیح داده شده است. به علاوه. یک الگوریتم جدید مقاوم به نویز بر پایه همبستگی، جهت استخراج فاز نسبی بین هارمونیک های سیگنالهای دیجیتال اندازه گیری شده معرفی می گردد، تا به منظور محاسبه دامنه و فاز اجزای اصلی و هارمونیکهای تحریک نیرو و سیگنالهای پاسخ در فرایند کنترل استفاده گردد. توابع پاسخ فرکانسی بازسازی شده از روش hf با نمونه های غیرخطی اندازه گیری شده از سازه مطابقت خوبی نشان داده است. از این نمونه مطالعاتی نتیجه گیری می شود که روشهای ارائه شده توانایی پیش بینی دقیق رفتار دینامیکی سازه را دارند.