توسعه يك روش كارآمد عيب‌يابي سازه‌اي در سكوهاي فراساحلي شابلوني با استفاده از الگوريتم فرا ابتكاري اجتماع ذرات

Developing a Robust Damage Detection Method for Offshore Jacket Platform Using Particle Swarm Optimization Algorithm

امروزه استفاده از الگوريتم ­هاي بهينه يا بي بر اساس روش­هاي فراابتكاري با توجه به انعطاف ­پذيري و سرعت بالاي پردازش از اهميت خاصي برخوردار شده است. در مطالعه حاضر، جهت انجام عيب­ يابي در سازه­ هاي شابلوني فراساحل، فرآيند عيب­ يابي به صورت يك مسئله بهينه­ يابي مطرح و از الگوريتم اجتماع ذرات جهت حل مسئله استفاده مي­گردد. پروسه عيب­ يابي با رصد پارامترهاي مودال همانند فركانس و توابع پاسخ فركانسي سازه انجام مي­پذيرد. بدين منظور، بعد از مدل­سازي سكوي شابلوني در محيط نرم­افزار ANSYS مبادرت به برداشت پارامترهاي مودال سازه شده سپس كدهاي اجزاي محدود جهت انجام تحليل مودال در MATLAB طرح­ريزي مي­شود. در اين مطالعه، وقوع خرابي به صورت كاهش در سختي، بدون تغيير در جرم سازه تعريف مي­گردد. به منظور ارزيابي روش پيشنهادي، سناريوهاي مختلف خرابي در مدل اجزاي محدود سازه شابلوني اعمال و فركانس­هاي طبيعي و توابع پاسخ فركانسي سازه معيوب برداشت مي­گردند. پارامترهاي اندازه­ گيري شده در اين مرحله به عنوان ورودي الگوريتم اجتماع ذرات جهت حل مسئله بهينه­ يابي مبتني بر فركانس و توابع پاسخ هاي فركانسي سازه وارد مي­شوند تا عملكرد الگوريتم تهيه شده در شناسايي درصد و محل وقوع خرابي بررسي گردد. نتايج حاصله مبين اين حقيقت هستند كه الگوريتم پيشنهادي در تشخيص سناريوهاي خرابي كاملاً موفق عمل كرده است و همچنين دقت الگوريتم در شناسايي شدت خرابي­ها در حالت توابع هدف مبتني بر توابع پاسخ فركانسي سازه نسبت به فركانس بالا است.

Creation the necessary conditions to achieve reliable methods to estimate and detect structural damages of the main objectives of the research has been done in recent years. Due to the fact that each structure has its own characteristics, achieving to high reliable methods in the field of civil engineering is faced with a serious challenge [1, 2]. A number of researchers have proposed several methods based on different parameters and indices. But, vibration-based damage detection has been significantly developed in the past several decades but it has yet to be fully realized for large-scale structures and its technology is still developing rapidly [3]. In the vibration-based damage detection, the most widely used condition indices are modal parameters. In this research, new damage detection method based on combination optimization problem is introduced. In this study, modal parameters (Frequency, Frequency Response Function) used to detect and quantify damage with solving the inverse problem of optimization by particle swarm optimization (PSO) algorithm. Different damage scenarios apply on model and modal parameters is extracted and insert to the algorithm. According to results of solution the suitable parameter is introduced. Also, about the algorithm ability to detect damage scenarios discussed.