توسعه و بهبود روش به روز نمودن مدل سازه با استفاده از معادلات حرکت برای شناسایی ماتریسهای مشخصه سازه و تشخیص خرابی

در این پایان نامه روش به روز رسانی مدل سازه با استفاده از معادلات مستقیم حرکت (روش مستقیم به روز رسانی مدل سازه) ارائه گردیده که در آن ماتریسهای مشخصه سیستم خطی (شامل ماتریسهای جرم، میرایی و سختی) با استفاده از حل معکوس معادلات حرکت در حوزه زمان یا فرکانس تعیین می گردند. در این روش محدودیتی در مورد متناسب یا نامتناسب بودن میرایی و همچنین برشی یا غیربرشی بودن سازه وجود ندارد. این روش با استفاده از اندازه گیری پاسخ سازه در درجات آزادی سازه تحت یک تحریک اجباری، به شناسایی سیستم و تشخیص خرابیهای محتمل می پردازد. خصوصیت بارز این روش استفاده مستقیم از داده های حسگرها بجای استفاده از خصوصیات دینامیکی در ارزیابی سازه است. اگر پاسخهای سازه بدون نوفه باشند، ماتریسهای مشخصه سیستم خطی بصورت دقیق تعیین می گردند. ولی در حالت پاسخهای نوفه دار، بهینه ترین مقادیر ماتریسهای خصوصیات سازه، با استفاده از روش حداقل مربعات و کمینه نمودن مجموع مربعات نیروی ماندگار معادلات حرکت در همه درجات آزادی و در همه گامهای زمانی منتخب (حوزه زمان) و یا همه نقاط فرکانسی منتخب (حوزه فرکانس) تعیین می گردند. کارایی روش به روز رسانی مدل سازه، با استفاده از شناسایی مدل تحلیلی قاب دوبعدی سه، هشت و شانزده طبقه غیربرشی و با میرایی نامتناسب بررسی گردیده است. روش مستقیم به روز نمودن مدل در حوزه زمان، با استفاده از بارگذاری تصادفی و هارمونیک با فرکانس متغیر (هارمونیک جارویی)، دارای دقت مناسبی می باشد، ولی حساسیت آن به میزان نوفه زیاد است. بررسیهای آماری نشان دادند که توزیع آماری همه درایه های ماتریسهای تعیین شده، بسیار نزدیک به توزیع نرمال می باشد و قابلیت اعتماد همه ماتریسها قابل قبول می باشد. برخلاف حساسیت بالای میانگین خطای ماتریسهای برآورد شده به میزان نوفه، حساسیت ضرایب اریب به میزان نوفه کمتر می باشد. در روش به روز رسانی مدل سازه در حوزه فرکانس، از تبدیل فوریه پاسخهای اندازه گیری شده سازه تحت یک تحریک اجباری، در حل معکوس معادلات حرکت استفاده می شود. بطور کلی روش شناسایی سیستم در حوزه فرکانس قابلیت و کارایی بیشتری نسبت به حوزه زمان دارد و می تواند ماتریسهای خصوصیات سازه های سه، هشت، شانزده طبقه و همچنین فرکانسها و شکلهای مودی آنها را با دقت مناسب تعیین نماید؛ هرچند که بررسیها نشان می دهند که این روش برای شناسایی سازه های بسیار نرم و بسیار سخت مناسب نیست. در انتها، روش به روزرسانی مدل در حوزه فرکانس به روش تشخیص خرابی تعمیم داده شده است. در روش تشخیص خرابی ارائه شده، میرایی سازه و پاسخهای سازه در درجات آزادی اندازه گیری نشده، با استفاده از فرکانسها و نسبتهای میرایی چند مود اول سازه آسیب دیده و خصوصیات دینامیکی مدل تحلیلی سازه اولیه تخمین زده شده است. سپس ضرایب کاهش سختی اعضاء سازه آسیب دیده، ماتریس میرایی و پاسخهای اندازه گیری نشده آن، در یک روند بهینه سازی تکراری تعیین می گردند. کارایی روش در حالت اندازه گیری کامل و ناکامل با استفاده از مثالهای عددی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان دهنده دقت مناسب و قابلیت اعتماد بالای روش تشخیص خرابی می باشند.