تشخيص خرابي بر مبناي پارامترهاي مودال و پاسخ ديناميكي با استفاده از الگوريتم گرگ خاكستري بهبود يافته

Damage Detection Based on Modal Parameters and Dynamic Responses using by Enhanced Grey Wolf Optimization

خرابي در سازه‌ها باعث كاهش سختي در بعضي از اعضاي آن مي‌شود كه اين كاهش سختي باعث تغيير در پارامتر‌هاي مودال سازه (فركانس طبيعي، اشكال مودي و...) و نيز باعث تغيير در پاسخ ديناميكي سازه (شتاب، سرعت و جابجايي) مي‌شود. بنابراين داده‌هاي سازه سالم متفاوت با سازه آسيب‌‌ديده مي‌‌باشد و مي‌‌تواند به عنوان عاملي براي تشخيص خرابي مورد استفاده قرار بگيرد. اخيراً روش‌‌هاي گوناگوني براي تشخيص خرابي مورد استفاده قرار گرفته‌‌اند كه در اين بين روش‌هاي غيرمخرب و استفاده از پاسخ‌‌‌‌هاي سازه براي تشخيص خرابي بيشتر مورد توجه قرار گرفته‌‌اند. هدف از اين مطالعه ارائه روشي براي برآورد مقادير خرابي سازه براساس اندازه‌‌گيري بخش محدودي از مشخصات مودال (فركانس طبيعي) و مقايسه نتايج بدست آمده با نتايج حاصل از اندازه‌‌گيري پاسخ ديناميكي سازه (شتاب) در تعداد محدودي از درجات آزادي مي‌‌باشد. به منظور تشخيص خرابي دو تابع هدف تعريف گرديد: يكي با استفاده از پارامترهاي مودال و ديگري مبتني بر داده‌هاي پاسخ ديناميكي سازه. براي بهينه‌يابي اين توابع، يك الگوريتم جديد از تركيب ‌الگوريتم بهينه‌سازي گرگ خاكستري و ازدحام ذرات تعريف و نتايج حاصل از آن با نتايج الگوريتم‌‌هاي ژنتيك و ازدحام ذرات مقايسه شده است. دو مثال شامل سازه برشي 10 طبقه و خرپاي دو بعدي 10 عضوي در نظر گرفته مي‌شود و عملكرد روش پيشنهادي در شناسايي خرابي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. نتايج نشان دهنده كارايي قابل قبول روش پيشنهادي مي‌باشد.

Structural damage causes a reduction in stiffness of some elements of structure and gives rise to some changes in structures' modal parameters (natural frequencies, mode shapes, etc.) and dynamic responses (acceleration, velocity, and displacement). Hence, intact structures' data is different from damaged structures' data and can be used to detect structural damages. Many techniques are recently utilized to facilitate damage detection, some salient examples of which are non-destructive methods and using of structure responses. The main purpose of this paper is to present a method for estimating structural damage detection based on the measurement of modal parameters and comparing its results with results of measurement of dynamic responses in a limited number of degrees of freedom. To detect the damage, two objective functions have been defined: one with modal parameters and the other one with structural dynamic responses data. For optimizing the objective functions, a new hybrid algorithm including GWO and PSO has been designed and its results have been compared to GA and PSO. Two examples including a ten-story shear building and a ten-element truss are considered and the efficiency of the proposed strategy in damage detection is assessed. The results indicate that the proposed strategy has acceptable performance.