بررسي عملكرد الگوريتم فراكاوشي ژنتيك پارتو نيچ در ارزيابي آسيب سازه ها

Performance Investigation of Metaheuristic Niched-Pareto Genetic Algorithm for Imperfection Assessment of Structures

سازه ها برحسب نوع كاربرد در معرض انواع مختلف بارگذاري از قبيل باد، زلزله، انفجار و ... قرار مي گيرند. از طرفي به منظور افزايش طول عمر مفيد سازه مي بايست شرايط بهره برداري مطلوبي فراهم گردد. در اثر بهره برداري نامناسب، افزايش بيش از حد بارگذاري، تغيير در سختي سازه در اثر عيوب ماده و آسيب هاي هاي ايجاده شده، باعث مي شود كه سازه از شرايط طراحي خود دور شده و در حاشيه ناايمن و خارج از طرح قرار گيرد. بنابراين ارزيابي به موقع آسيب جهت مقاوم سازي و ايمن سازي براي افزايش طول عمر مفيد سازه امري بسيار مهم تلقي مي گردد. از اين رو، در اين پژوهش سعي شده است كه با استفاده از مفاهيم آناليز ارتعاشات و روش اجزاءِ محدود رويكردي نوين و قدرتمند جهت ارزيابي آسيب در سازه تبيين گردد. متعاقباً از روش الگوريتم فراكاوشي ژنتيك پارتو نيچ به منظور محاسبه و به گزيني موقعيت هندسي محل آسيب و شدت آسيب در سازه هاي تير پيوسته فولادي و همچنين تير يكسرگيردار استفاده شد. نتايج حاصل از ارزيابي آسيب در تير پيوسته فولادي نشان داد كه روش پيشنهاد شده در اين پژوهش داراي قابليت بسيار بالايي به منظور موقعيت يابي و تشخيص شدت آسيب در سناريو خسارت متعدد را دارد. بعلاوه، نتايج حاصل از اين پژوهش براي تير يكسر گيردار با نتايج مشابه آزمايشگاهي يانگ و هونگ مقايسه گرديد. نتايج ارزيابي آسيب در تير يكسر گيردار نشان داد كه ميزان خطاي محاسباتي در روش ارائه شده كمتر از 0/06 بوده است، در حاليكه در نتايج مشابه آزمايشگاهي خطاي محاسباتي 0/3 گزارش گرديده است. در نهايت، پس از بررسي ها و مطالعات انجام شده بر اساس نتايج حاصل از اين پژوهش الگوريتم فراكاوشي ژنتيك پارتو نيچ به عنوان روشي توانمند و كاربردي جهت ارزيابي آسيب در سازه ها گزارش مي گردد.

Structures depending on the type of their application are subject to different types of loading, such as wind, earthquake and explosion loads. On the other hand, in order to increase the useful lifetime of the structures, optimal operating conditions must be provided. Inappropriate utilization, excessive loading, changes in structural stiffness due to the material imperfection will cause the structure to come out of its design conditions and leads to unsafe structure. Therefore, on time assessment of imperfection for retrofitting and rehabilitation in order to increase the useful lifetime of the structure is very important. This article presents a novel and robust approach for assessment of imperfections in the structure using the concepts of vibration analysis and finite element method. A multi-objective Niched-Pareto Genetic Algorithm was used for computation of geometric position and intensity of imperfection in a steel continuous beam structure as well as a cantilever beam. The results of the imperfection assessment in continuous steel beam demonstrate that the proposed method has great potential in localization and quantification of imperfection in the multi-stage scenario. In addition, the results of this study for cantilever beam were compared with the same experimental results reported in the literature. These results demonstrated that the computational error in the proposed method was less than 0.06, while the error of similar experimental results has been reported as 0.3. Finally, the results of this research, demonstrate that the metaheuristic Niched-Pareto Genetic Algorithm performs very well and therefore this algorithm is recommended as a robust and practical approach for imperfection assessment of structures